我們生活在豐富多彩的大千世界，每天起床睜開眼，看到的是周圍熟悉而確定的客觀存在的事物：房子，衣櫃，電視，電腦，當然還有自己的家人。

起床之後你會上廁所，然後洗漱。雖然你根本不會在意，但你顯然知道馬桶就在那裡，牙刷和洗面奶也在那裡，這些東西不會無緣無故的消失。

這一切都是如此的熟悉，我們也如此的習以為常，因為在我們的宏觀世界，萬事萬物都是可預測的，或者說都是確定的，都有一套我們熟知的可預測的大自然法。

馬桶沒人動它，當然它會在那裡，不會消失。這就是經典力學中的可預測性。只要我們遵循一定的大自然法則，都可以對萬事萬物做出精準的預測。

舉個簡單的例子，很多人都打過籃球，理論上分析，只要我們能完美地控制投籃的力度，方向，角度，還有投籃瞬間的風速，溼度等等因素，你就一定能投進籃。這就是可預測性。

還有更簡單的例子，你面前有一堵兩米高的牆，你不可能直接穿牆而過！

不過到了量子世界，一切都大有不同！我們在宏觀世界熟悉的一切都變得如此陌生。一個物體靜止在那裡，如果沒有外力作用，它一定會在那裡。但是到了量子世界就不再是這樣了。一個物體能同時出現在兩個地方，這對於生活在宏觀世界的我們來講，簡直太瘋狂了。

如果量子力學沒有誕生，有人告訴你“一個物體可以同時出現在兩個地方”，你一定會認為他瘋掉了！

但是量子世界就是如此怪異，更怪異的是，這種“怪異”真實存在，但科學家到目前仍不清楚這種怪異的內在機制到底是什麼：到底是什麼力量讓量子世界如此怪異？

這種“無知”一直困擾著科學家們，也深刻影響到了我們對現實的理解。不過隨著現代科學的發展，科學家距離真相越來越近了！

這一切得益於量子計算機的概念。量子計算機比傳統的計算機更具有優勢，如今的傳統計算機計算速度已經足夠強大，但在量子計算機面前，傳統計算機顯得太“慢”了，如果人類能成功建造出量子計算機，一場顛覆性的計算革命就會到來！

這還得從偉大科學家愛因斯坦說起。

19世紀末20世紀初，愛因斯坦是當時世界上一大批年輕科學家的佼佼者，他們對客觀世界的研究掀起了一場物理革命。

之前的物理學家普遍認為光是一種波，但愛因斯坦發現的“光電效應”徹底改變了人們對光的認知，光也會表現出粒子行為。既是粒子也是波？這讓科學家們非常困惑。

這種困惑讓科學家們不得不重新思考物質（包括光）的結構。經過深入研究，科學家們發現微觀粒子更會表現出光滑的特性，用波函式的數學方式來描述是最好的方式。波函式能計算出微觀粒子在某個地方出現的機率，在被觀測之前，微觀粒子可能出現在任何地方。

波函式描述的這種“機率”會產生讓我們感覺到“匪夷所思”的結果：當你面對一堵10米高的實體牆時，赤手空拳的你無論如何到不了牆的另一邊，但在量子世界這都不是事，你完全有可能直接“穿越”到牆的另一邊，這就是“量子隧穿現象”，因為微觀粒子在可以隨機地出現在任何地方，或者說在任何地方出現的機率都不是零。

愛因斯坦認為量子世界的這種不確定性很荒謬，於是他和鮑里斯·波德斯基（Boris Podolsky）和內森·羅森（Nathan Rosen）一起發表了論文，就是著名的“EPR悖論”（Einstein-Podolsky-Rosen paradox），展示了一種由機率控制的世界。

在“EPR悖論”中，展示了在一定的條件下，兩個微觀粒子可以成為一個整體，糾纏在一起，任何一個粒子的行為改變都會瞬間影響到另一個粒子，不管兩者相距多遠，這也是“量子糾纏”。

但是在經典物理學中，愛因斯坦的狹義相對論強調訊號只能以光速傳播，不可能瞬間完成。比如說相距一光年的糾纏中的粒子應該需要億年時間才能做出反應。但是根據“EPR”的觀點，兩個粒子之間可以瞬間反應，也難怪愛因斯坦稱其為“幽靈般的超距作用”。

推翻偉大的愛因斯坦

當時愛因斯坦的威望很高，但量子力學的奠基人之一薛定諤提出自己的觀點反駁愛因斯坦，他把量子糾纏稱為一種現象，同時提出量子世界與宏觀世界應該分開來看。

不過以愛因斯坦為首的物理學家堅持用經典物理的方式來詮釋詭異的量子糾纏現象，其中一個解釋就是：兩個糾纏中的微觀粒子一開始就有確定的特性，而這種特性只是透過觀察才發現的。

用宏觀世界的例子打個比方：你把一副手套分別放在相距非常遙遠（比如說100光年甚至更遠）的兩個地方，當你看到左手套時，瞬間就知道另一隻手套是右手套了。“另一隻手套是右手套”這個資訊並不是你觀測時才出現的，而是本來就是如此，就是現實的一部分，是確定的。

這個理論似乎很好地用經典物理方式詮釋了量子糾纏現象，同時又遵循了經典物理學的“局域性”（在量子非局域性得到證實之前，物理學界普遍認為粒子具有局域性，光速是一切物體和資訊傳遞的速度極限，這也叫局域實在論，是愛因斯坦等物理學家在20世紀初提出來的）

不過從1964年開始，以約翰·斯圖爾特·貝爾為首的物理學界們相繼進行了一系列非常精密的實驗，結果證明量子糾纏確實是一種現實存在，也就意味著量子世界具有非局域性。

但關於局域性與非局域性的爭論並沒有停止。

支援EPR的物理學界們提出了另一種觀點：量子世界同樣具有與經典世界相似的規則。還拿剛才的一副手套舉例子，EPR支持者認為，任何物體的屬性都是固定的，可以透過某些正確的方式來發現這些屬性，右手套永遠會是右手套，這是永遠不會變得屬性。無論透過何種方式觀測它，都是如此。

但貝爾的實驗表明，在量子世界，兩個微觀粒子確實會有影響。言外之意，一個粒子的屬性與另一個粒子息息相關，當我們觀測其中一個粒子時，兩個粒子的整體屬性會受到影響，這太違反人們的直覺了！

不過為了找到量子世界之所以如此怪異的根源，就需要進行一個非局域性設計的測試，而且要在兩個不同的環境中進行相同的測試，然後比較結果。這樣做的挑戰很大，因為即便是外界非常微小的任何影響（比如說噪音等），都會導致測試的微小變化，從而改變測試結果。

2016年，兩個科學團隊分別對量子背景進行了測試，方法十分強大，證實了量子世界的怪異性，但很長一段時間沒有得到應該有的認可，缺乏愛因斯坦等物理學大佬的認可。畢竟對於當時的物理學界來講，量子世界的非局域性太令人震驚了，因為這種非局域性顛覆了現實中的基本元素：時間，空間還有因果關係。

不管如何，真正意義上的量子計算機很可能在短時間內被研製出來，如果這一天真的到來了，將對我們日常生活產生重大影響。

傳統的計算機，只是負責操控資訊執行命令，依靠晶片上的數億個電晶體來實現。每個電晶體只有兩種狀態：開和關兩種狀態（用1和0表示）。如果有足夠多的電晶體，理論上可以做任何事情，甚至模擬我們真實的宇宙。

而量子計算機會更加強大，量子位的波函式不僅僅能以1和0兩種形式存在，而是會有新的組合，這就是所謂的疊加態，也對虧了地誒阿泰，單個量子位也可以同時代表兩種狀態。

所以，經典計算機需要一次嘗試所有可能的解決方案時，量子計算機可以同時嘗試每一個可能的解決方式！這種改變絕對的顛覆性的。

但這一切只是理論上分析，實際上遠非這麼簡單，量子演算法其實也是非常複雜的。

誠然，量子計算機潛力巨大，但很多關鍵性技術仍未得到解決。由於微觀粒子疊加態的存在，即便是物理學專家也很難理解量子計算機到底在做什麼。

對於很多科學家來說，量子糾纏是“很可怕的”，因為它徹底顛覆了我們之前所有的傳統認知。但量子力學經過了百年發展，它的核心早已不是與我們傳統認知有悖的看似雜亂無章的理論，而是一種真實存在的理論，量子世界的真正行為特徵會為量子計算機提供革命性的計算優勢。

最後還是憧憬一下量子計算機，當它真正問世的那一天，或許就是量子世界的奧秘真正呈現在世人面前的時刻！