當一般大眾關注著某家電競筆電的硬體升級，或為 Apple 在 WWDC 2016 上公佈的軟體更新雀躍時，「量子電腦」這名詞，可能還只存在於對科技狂熱的人們口中。不論是物理上的量子力學、化學上關於電子軌域的量子數等，這些理論聽起來虛無縹緲，好像與日常無關；但無可否認地，量子電腦將會成為我們往後生活的常客。

量子電腦 V.S 傳統電腦

傳統電腦的最小單位為位元（bit），透過「0」與「1」的二進位方式進行資料排列、運算，隨著摩爾定律的推衍，電腦在過去幾十年內的運算速度及記憶體容量突飛猛進，但現在已經逐漸趨緩。

量子電腦使用的量子位元（qubit），則是以原子的能階作為單位，基態代表「0」，激發態代表「1」，而與傳統電腦最大的差異就在這裡— 量子位元能夠同時擁有兩種狀態，而使計算能力大幅提升。為什麼呢？

把原子能階想像成夜市常見的打彈珠台，假如給 P 的力量可到達「0」位置，給 Q 的力量可到達「1」位置，然而當給出一個未知的力量，在球還沒落下前，掉到「0」或「1」都有可能，產生複數的結果，即是量子電腦才會有的疊加現象。以下我們舉個例子與傳統電腦做比較：

一道傳統電腦以 1024 位元（bit）作運算的題目，量子電腦僅需要 10 個量子位元即可完成。因為量子電腦的一位元即代表兩種狀態，因此 2^10（2 的十次方） = 1024，即可完成運算；當數值越大、題目越複雜時，兩者之間的差異就更加顯著。

量子電腦在這項計算能力的突破，直接威脅到許多單位的資安結構，因為至今許多政府組織、軍事單位和大型企業的密碼，就是利用傳統電腦無法在既定的時間內運算出結果而設定的巨大數字；但請別擔心，假以時日量子電腦普及了，同樣能運用在安全防護上。

企業對量子電腦的關注

2016 年 5 月 4 日，IBM 推出了一項名為「IBM 量子體驗」的網路平台，將一台擁有 5 量子位元的量子電腦向大眾開放，使用者可以透過雲端，利用智慧型手機、平板或電腦，即可連上線並體驗量子電腦。

而 D-Wave 系統，號稱目前世界上唯一銷售商用量子電腦的公司，也在 2013 年與 Google、美國太空總署 (NASA) 及大學太空研究協會 (USRA) 等機關合作，運用量子退火 (quantum annealing) 作為新的運算法，但因能力不及理論上的運算速度，被人質疑這和量子電腦有所出入。

量子電腦對我們生活的影響

若在未來量子電腦運用在各種生活硬體設備中，我們將可想像原本的生活將更加快速且方便。需要高精準度的氣象預測，將因量子電腦的運算而更加可信；機密訊號的傳遞，也將因量子的特性變得無法中途攔截而更加安全；往後將被大量運用的人工智慧及機器學習技術，也會因量子電腦的加入而效率倍增。

那可曾想過太空旅遊？現今大量的太空觀測數據，天文學家運用超級電腦及分析式運算，仍須花費好幾年時間處理，才能得出結果；運用量子電腦的運算能力，能大大縮減分析數據的時間、加速太空任務的規劃，進而推進太空探索的歷史，這也是 NASA 與 D-Wave 合作的原因之一。

透過量子電腦，這些想像，將不再只是想像。

參考資料：

• 量子電腦（Physics）
• Android之父：人工智慧、量子電腦將普及化（聯合數位新聞網）
• The quest for quantum computing（IMPACT @ Griffith Sciences）
• Quantum Computing（D-Wave System）
• 坐在家裏，你也可以體驗IBM量子電腦的威力（端傳媒）
• 量子電腦的七大驚人顛覆：再也不會堵車（3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網）
• 量子電腦為何比傳統電腦強大？量子運算的發展又有哪些挑戰呢？｜PanSci泛科學
• 量子電腦要問世了嗎？當前量子電腦的大計劃｜PanSci泛科學