赢过超级电脑 量子电脑或将完成“不可能的运算”

芬兰量子科技新创公司IQM近日完成美国与芬兰证券交易所上市，再度引发市场关注这项新兴技术何时能真正走入商业应用。芬兰量子科技专家表示，随著硬体持续进步，第一批具实用价值的应用可望很快问世，有望解决连现今超级电脑都难以完成的复杂运算。

“赫尔辛基日报”（Helsingin Sanomat）专访阿尔托大学（Aalto University）量子科技教授、量子电脑公司IQM，及量子演算法公司Qmill共同创办人米科．莫托宁（Mikko Möttönen）。他表示，理解量子电脑的关键，在于“量子位元”（qubit），这也是量子电脑与传统电脑最大的不同。

莫托宁指出，一般电脑运算建立在“位元”（bit）之上，只能表示0或1。量子电脑使用的是量子位元（qubits），可以处于“叠加”（superposition）状态，也就是可同时呈现0与1的量子状态。因此在处理特定问题时，具备远高于传统电脑的运算潜力。

不少人以抛硬币比喻量子位元，认为硬币在空中旋转时，同时具有正反两面的可能性。不过，莫托宁认为这个比喻并不完全贴切。他说，“硬币在空中飞，其实都有特定的方向与轨迹，只要算准力道就能知道结果。但量子位元已超越人类能理解的预测过程。在真正确认答案之前，根本不可能知道结果会是什么。”

他表示，由于量子位元可同时保留大量运算可能性，能同步探索大量可能解方，因此在部分复杂问题上，可望大幅缩短运算时间。

他举例，目前广泛使用的加密技术，主要建立在严密的防护机制上，哪怕是当今运算速度最快的超级电脑，也得花上漫长岁月才能完成解密。但未来若量子电脑运用Shor演算法，破解速度可望大幅提升，使现行加密技术必须重新设计，以因应量子时代带来的新挑战。另一方面，量子电脑未来亦可广泛应用于物流与交通调度，能在无数复杂情境中迅速演算，大幅缩短找出最优解方的时间。

不过，量子电脑距离全面普及仍有不少挑战。莫托宁表示，量子位元极易受到外界干扰，如何维持它稳定状态，是目前技术发展的重要课题。若量子位元无法维持长时间的稳定状态，即使运算能力再强，也难以完成复杂计算。

莫托宁研究团队去年发表研究成果，成功让与IQM及Google采用相同类型的超导量子位元维持超过1毫秒稳定状态，是首次有研究团队达成这项成果，也吸引其他研究团队跟进验证。

量子电脑最大的意义，在于让过去被认为几乎不可能完成的计算逐渐成为可能。如今量子电脑的精准度突飞猛进。莫托宁透露，2年前他创办的新创Qmill正与北欧电信公司Telia合作，提前运用量子运算强化网路防护，确保未来的通讯安全。