量子運算　是炒作還是即將到來的亮點？

編譯／李寓心

迄今為止，身為全球兩大科技龍頭的Google和微軟，也在科技浪潮的推波下，轉向量子運算技術的研發，達到更大量的數據處理速度。然而，巨大潛力的量子位元極其敏感，容易受到外部相互作用的干擾，使量子計算機的能力產生不確定性。因此，在許多人認為量子計算機指日可待之時，有專家卻認為，投入數十億美元的量子運算，可能在未來幾年內，很難達到預期的結果。

何謂量子計算機？

根據報導，目前的經典計算機可以透過數學邏輯，執行相關的數據處理，例如在電子銀行業務方面等。然而，量子計算機則是依賴於量子狀態的奇異性，其系統可同時處於兩種互不兼容的狀態，藉由量子力學的特性，進行量子疊加，產生量子態塌縮（wavefunction collapse）。因此，在十幾年前的研究表明，量子位元可同時在兩個地方，執行高複雜度的計算，速度比傳統計算機快好幾倍，使人們開啟對量子運算的興趣。

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容易受「驚」的量子位元

然而，經過十幾年的研發，為何量子計算機並沒有如期普及化？因為事實證明，量子位元非常脆弱，包括量子疊加狀態容易被打破，以及輕微的刺激，也會造成疊加的量子狀態塌縮，稱為「量子退相干」（Quantum decoherence），導致所有原子不斷地與周圍的原子相互作用，使數十億個原子若進入相干疊加狀態，都會因與空氣粒子的一次碰撞而受到阻礙，是造成量子運算難以推動的主要原因之一。

突破量子技術困境的關鍵

雖然目前使用一種「雜訊中等規模量子」（NISQ）量子糾錯的方法，可在大量的量子位元塌縮的狀況下，以某種方式保留少數量子位元的完整性，但因受到雜訊和錯誤的影響，NISQ電路無法保證能產生正確的輸出，對能建構有用的量子機器還有很長的距離。然而，除了NISQ的方法之外，還有一種「拓撲量子位元」（Topological Qubits）的方式，以創建不同類型的建置模組，進而產生不怕外部雜訊的拓撲量子位元，是目前最有希望突破量子運算限制的可能。

資料來源：Big Think

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