3、量子计算与区块链技术入门

量子计算与区块链技术入门

1. 量子计算的热潮

格罗弗算法及其相关研究加速了量子计算领域的发展，科技巨头如 IBM、谷歌、英特尔、微软等纷纷加大在该领域的投入。2019 年国际消费电子展（CES）上，IBM 推出面向科研人员和企业的量子计算集成系统，展示了其在量子计算方面的实力。此外，IBM 还提供基于云的量子计算基础设施，供程序员使用。

回顾过去，上一代见证了经典计算革命的兴起，其影响深远。如今，我们正站在量子计算革命的边缘，有幸见证这一技术的发展。

2. 量子的奇妙特性

在探索量子计算之前，了解量子力学描述的粒子行为很有必要。下面通过著名的量子双缝实验，来理解量子理论的反直觉特性。

• 托马斯·杨的实验：19 世纪，英国科学家托马斯·杨推测光以波的形式传播。他进行了一个简单实验，在一块金属板上切割两条狭缝，将其置于光源和屏幕之间。如果光是粒子，穿过狭缝的粒子会撞击屏幕，被金属阻挡的粒子则会反弹，屏幕上应呈现类似模板喷漆的效果。但杨假设光是波，波穿过狭缝时会相互干涉，在屏幕上形成图案。当波相互加强（建设性干涉）时，屏幕显示亮点；当波峰与波谷相互抵消（破坏性干涉）时，形成暗点。杨成功证明了光以波的形式传播。
• 爱因斯坦的光子理论：阿尔伯特·爱因斯坦提出光由光子组成，光子是离散的光量子，表现得像粒子。重复双缝实验，逐个发射光子，屏幕上仍出现干涉图案。这表明光子以波的形式传播，且所有可能路径的波相互干涉，即使只有一条路径会发生。这支持了所有现实在结果被观察之前都存在，亚原子粒子可以处于叠加态的理论。当放置探测器观察光子穿过狭缝时，干涉图案消失