上帝擲骰子嗎 網路作家

第35部分 (第3/4頁)

們的量子計算機裡，一個bit不僅只有0或者1的可能性，它更可以表示一個0和1的疊加！一個“位元”可以同時記錄0和1，我們把它稱作一個“量子位元”

（qubit）。假如我們的量子計算機讀入了一個10bits的資訊，所得到的就不僅僅是一個10位的二進位制數了，事實上，因為每個bit都處在0和1的疊加態，我們的計算機所處理的是2^10個10位數的疊加！

換句話說，同樣是讀入10bits的資訊，傳統的計算機只能處理1個10位的二進位制數，而如果是量子計算機，則可以同時處理2^10個這樣的數！

利用量子演化來進行某種圖靈機式的計算早在70年代和80年代初便由bennett，benioff等人進行了初步的討論。到了1982年，那位極富傳奇色彩的美國物理學家理查德？

費因曼（richardfeynman）注意到，當我們試圖使用計算機來模擬某些物理過程，例如量子疊加的時候，計算量會隨著模擬物件的增加而指數式地增長，以致使得傳統的模擬很快變得不可能。費因曼並未因此感到氣餒，相反，他敏銳地想到，也許我們的計算機可以使用實際的量子過程來模擬物理現象！如果說模擬一個“疊加”需要很大的計算量的話，為什麼不用疊加本身去模擬它呢？每一個疊加都是一個不同的計算，當所有這些計算都最終完成之後，我們再對它進行某種么正運算，把一個最終我們需要的答案投影到輸出中去。

費因曼猜想，這在理論上是可行的，而他的確猜對了！

1985年，我們那位在埃弗萊特的諄諄教導和多宇宙論的薰陶下成長起來的大衛？德義奇閃亮登場了。他仿照圖靈當年走的老路子，成功地證明了，一臺普適的量子計算機是可能的。所謂“普適機”（universalmachine）的概念可能對大家有點陌生以及令人困惑，它可以回到圖靈那裡，其基本思想是，存在某種圖靈機，把一段指令編成合適的編碼對其輸入，可以令這臺機器模擬任何圖靈機的行為。我無意在這裡過於深入細節，因為那是相當費腦筋的事情，雖然其中的數學一點也不復雜。如果各位有興趣深入探索的話可以參閱一些介紹圖靈工作的文章（我個人還是比較推薦彭羅斯的《皇帝新腦》），在這裡各位所需要了解的無非是：我們聰明睿智的德義奇先生證明了一件事，那就是我們理論上可以建造一種機器，它可以模擬任何特殊量子計算機的過程，從而使得一切形式的量子計算成為可能。傳統的電腦處理資訊流的時候用到的是所謂的“布林邏輯閘”（booleanlogicgate）

，比如and，or，not，xor等等。在量子計算機中只需把它們換成相應的量子邏輯閘即可。

說了那麼多，一臺量子計算機有什麼好處呢？

德義奇證明，量子計算機無法實現超越演算法的任務，也就是說，它無法比普通的圖靈機做得更多。從某種確定的意義上來說，量子計算機也是一種圖靈機。但和傳統的機器不同，它的內態是不確定的，它同時可以執行多個指向下一階段的操作。如果把傳統的計算機稱為決定性的圖靈機（deterministicturingmachine；dtm），量子計算機則是非決定性的圖靈機（ndtm）。德義奇同時證明，它將具有比傳統的計算機大得多的效率。用術語來講，執行同一任務時它所要求的複雜性（plexity）要低得多。理由是顯而易見的，量子計算機執行的是一種平行計算，正如我們前面舉的例子，當一個10bits的資訊被處理時，量子計算機實際上操作了2^10個態！

在如今這個資訊時代，網上交易和電子商務的浪潮正席捲全球，從政府至平民百姓，都越來越依賴於電腦和網路系統。與此同時，電子安全的問題也顯得越來越嚴峻，誰都不想駭客們大搖大擺地破解你的密碼，侵入你的系統篡改你的資料，然後把你銀行裡的存款提得精光，這就需要我們對私隱資料執行嚴格的加密保護。目前流行的加密演算法不少，很多都是依賴於這樣一個靠山，也即所謂的“大數不可分解性”。大家中學裡都苦練過因式分解，也做過質因數分解的練習，比如把15這個數字分解成它的質因數的乘積，我們就會得到15=5×3這樣一個唯一的答案。

問題是，分解15看起來很簡單，但如果要分解一個很大很大的數，我們所遭遇到的困難就變得幾乎不可克服了。比如，把10949769651859分解成它的質因數的乘積，我們該怎麼做呢