編者按：美國《商業(yè)周刊》8月30日一期刊登一組系列文章，總題為《21世紀的21種設(shè)想》，其中第二十一篇為關(guān)于量子計算機的設(shè)想，題為《最難的問題將通過擲骰子來解決》，摘要如下：

　　電子會成為糟糕內(nèi)高爾夫球。它們太不安分了。當(dāng)普通的高爾夫球滾過球場草地并停下時，它要么進洞，要么不進洞。而電子在同一時間可以處在許多位置——洞里、洞邊或是場地邊緣。與所有的亞原子粒子一樣，電子傾向于使自己處于一種朦朧的概率“云”中。要想知道電子在每一時刻所處的位置是不可能的。利用量子力學(xué)，我們可以計算出某顆電子處在某一給定點的概率，但是在受到外力作用之前，電子不會停留在一個位置。這種偶然與粗略的胡亂混合會嚴重破壞一場高爾夫球比賽。然而物理學(xué)家和計算機科學(xué)家正在認識到，他們可以利用這一原理解決長期以來被認為是無法解決的問題。由此得到的量子計算機——它們可能在15到20年后出現(xiàn)——將加速發(fā)現(xiàn)新藥的過程，使預(yù)報人員準確預(yù)報天氣，并且能幫助芯片制造商設(shè)計出目前看來是不可能的復(fù)雜電路。(不幸的是，它們也會使黑客能夠破譯因特岡加密通信的編碼。)

　　今天的計算機仍然像它們的祖先1945年的Eniac計算機那樣解決問題。它們按照指令一步一步地工作。它們不辭辛勞，唯命是從，把人們從單調(diào)乏味的數(shù)學(xué)計算中解放出來，為通信、娛樂和科學(xué)研究帶來了變革。這些變革是Enia c計算機的發(fā)明者做夢也沒有想到的。

　　但是，它們的順從恰恰也是它們的缺憾所在。許多重要的問題依靠循規(guī)蹈矩是無法解決的。例如，要想在一本不按字母順序排列的電話號碼簿上找到一個名字，普通計算機需要逐一核對每一個列表，看看是否對得上號。對于規(guī)模足夠龐大的“電話簿”——例如人類基因所有可能組合的數(shù)據(jù)庫，即便是使用速度最快的計算機，這樣的反復(fù)試驗過程可能也要花上幾個世紀。這是因為任何普通計算機都必須用一系列的開關(guān)——每一個開關(guān)或開或關(guān)，分別代表l和0———來代表每一個列表。

　　而在另一方面，量子計算機可以利用量子“高爾夫球”來代替開關(guān)，在同一時間核對所有的列表。其原理是怎樣的呢?我們可以把在洞里的球稱為1，把洞外的球稱為0。由于量子粒子具有同一時間處在任何位置的特性，我們沒有必要把每個球確定為1或0。相反，我們可以給它指定一組概率：例如，它在洞里的概率是50%，在洞外的概率也是50%。利用足夠數(shù)目的這些洞里和洞外概率各占一半的量子球，我們可以在同一時間里表示電話簿上的所有名字。

　　這便是量子計算機的輸入——10億個以上的名字，每個名字由相同的概率來表示。計算機的程序?qū)�這一概率“云”作出改變和調(diào)整，在同一時間里針對所需查找的名字核查所有列出的名字。量子程序員的工作是操縱幾率，即骰子放置在一個能夠很快得到正確答案的位置上。

　　IBM公司量于計算技術(shù)研究活動負責(zé)人納比爾·埃默預(yù)言說，這種亞原子的賭博將為復(fù)雜的模擬任務(wù)帶來巨大的好處。他說，工程師和藥物設(shè)計人員將能“關(guān)掉實驗室，坐到計算機面前”。設(shè)想有一個包含了所有已知化學(xué)反應(yīng)原理的數(shù)據(jù)庫。量子計算機可以在一瞬間通過搜索該數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)符合任何所希望的藥物特性的分不過，真的要制作這樣一個骰子卻是一個巨大的難題。世界各地正在出現(xiàn)各種截然不同的設(shè)計。到目前為止，最成功的設(shè)計出現(xiàn)在IBM公司阿爾馬登研究中心研究人員伊薩克·張的實驗室里。一個充滿了包含數(shù)百萬個丙胺酸分子的黃色液體的鉛筆狀玻璃管放置在一臺核磁共振機中。每一個分子就是一臺微型的量于計算機，分子內(nèi)的三個碳原子起到存儲器的作用。在進行計算時，張利用一系列核磁共振脈沖改變原子的概率。l／10秒之后，一個最后的脈沖迫使這些原子確定他們的位置，并得出答案。

　　張喜歡開玩笑說他擁有世界上能夠工作的最大的量子計算機，但他也坦然承認這臺機器離實用還差得很遠。由于每個分子只有3個可操縱的原子，因此它只能搜索包括8個名字的電話薄。要想搜索規(guī)模更大的清單，需要使用更大的分子。朗訊公司貝爾實驗室和密歇根州立大學(xué)的研究人員提出用不同的辦法來解決這個問題。他們相信他們能夠讓任何數(shù)目的電子漂浮在一層液氦上，然后利用一系列精心安排的微波操縱電子進行計算。

　　不管我們是否想要量子計算機，我們都會發(fā)現(xiàn)我們需要它們。隨著普通計算機電路持續(xù)縮小，它們最終將達到量子機械的足寸，它們的所作所為也將發(fā)生根本變化。計算機業(yè)的許多人認為這一尺寸極限——可望在2012年左右的某個時候達到——是一個障礙，但是張卻稱之為一個可望而不可即的量子力學(xué)“金飯碗”。他若有所思地說：“我們正在從終點著手，然后往回走向文明。”你不可能比這更“量子”了。(曹衛(wèi)國譯)