量子计算这东西，最早时候真不是啥高大上的概念，更像是一个疯狂的数学梦。1981 年，吉姆·克劳泽吉姆·克劳泽把两个电子管连在一起，试图造出个能与此同时算大量难题的机器。结局呢？那个玩意儿不仅算不出啥，反而出于电子管忒脆弱，还没满 1000 次机会就坏了。

那时候，大家都认定这玩意儿就像希普夫曼的无线电——能收到信号，但搞不好还得烧手。直到 1984 年，脉冲电子学家的玛莎·彭罗斯才说，只要把这种“量子干涉”做成永久性的，就能把那个脆弱的装置变成真正的量子计算机。 早期的量子计算机，也就是所谓的离散变量量子计算机，说白了就是利用量子叠加态。

这就好比你在做旧房子之前，先把房子拆了刷白，然后再把白灰泼回去，这样旧房子就焕然一新了。量子计算机就像把这个过程做得更彻底——不拆房子，直接让房子与此同时处于“已经刷白”和“没刷白”两种状态。

只要给充足的工夫让这两个状态坍缩，就能拿到对答案。

后来，随着物理学家们发现，要是让系统里的粒子经历多次这种“叠加 - 坍缩”的过程，拿到的结局就是整只房子与此同时刷白，不刷白，都归零。

这种想法忒酷了，科学家启动用费曼图、矩阵力学、微积分这些数学工具来推演。 到了 1996 年，这头猪终于叫了。科学家造出了一个 7 比特的量子计算机，能与此同时处理 127 个难题。

那时候，人们发现，单纯的叠加不够用了，务必让量子能与此同时处理“做多”和“做错”两种情况，这种“毛病补偿”才是胜利的关键。便，有人启动造“量子纠错码”，试图把那些做错的“猪”重新装回去，让它们回到正轨。 真正的突破，要等到 2019 年 2 月，谷歌宣布他们的量子计算机“悬空”了。

这词儿听起来有点像物理上的浮空舟，但实际上是指他们的“量子比特”在管住台上飘着，没有物理上固定的位置，就像真空中那种虚无缥缈的存有。

这玩意儿了得在哪？它不需求像经典比特那样非要 0 或 1，它能够用光子的相干态、纠缠光子对，就连某些离域电子态来表示 0 和 1。2021 年，它又加了一把劲，不仅能把两个粒子“纠缠”在一起，还能用这种方式处理 53 位的“量子整数”，也就是数学上的大整数乘法。别看它算的还是加法，但目前的量子整数已经大到需求几十年才能算完，这活儿得交给量子计算机做。 量子纠错码这块，一直是悬在半空的难题。别看科学家们想了大量办法，包含“量子极码”这种像给房子刷白灰一样把毛病的量子比特抹掉，但要想让纠错码和主程序一起跑，得先把主程序也造出来。2023 年，谷歌再次传出了消息，他们造出了第一个“逻辑量子比特”，别看它还没真值 0 或 1，但理论上只要加上更多物理比特，把它当成一个真正的量子比特，就能当机用。

这玩意儿算是量子计算机的“操作系统”雏形了。 2024 年，这事儿又热起来了。谷歌的“悬空”系统别看只是物理上的浮空状态，但科学家们说，只要不暂停热浴中的退相干，这个系统就能一直保持超冷状态，就像在真空里一样。2024 年初，谷歌还搞了个全超导量子系统，叫“量子飞秒级”。

这个玩意儿不用薄膜，也不用光，直接把超导电路做成芯片，让两个量子比特靠电磁感应纠缠在一起，让 1.3 纳秒的工夫窗口充足激光做量子隐形成像了。

这比之前那个只算加法的系统强多了，出于它能与此同时处理“做加法”和“做乘法”。 目前的量子计算机，已经从实验室里的玩具变成了能在气象预报、药物研发、材料科学上发挥功能的工具。气象预报用上，出于大气中的水汽、二氧化碳是量子态，经典计算机算不对；药物研发用上，出于蛋白质结构能计算出上千个位置；材料科学用上，出于能算出电子在分子里的走法。

不过，这些算子都是“逻辑门”，还得靠纠错码把它们串起来，那时候的物理比特数才能知足需求。 量子计算机这事儿，从一启动就是“先造出来，再给它找个家”。目前，谷歌的量子系统挺受欢迎，可能未来几年会有更多科技公司跟进。英特尔在 2021 年也开了个头，把量子比特集成进芯片里。热力学、物理学、化学、材料科学，就连生物学的大量领域，都指望量子计算机能派上用场。别看目前还没法用它来算出所有东西，但量子计算机正在成为人类解决难题的新工具，就像当年的无线电一样，别看还没彻底普及，但它已经转变了世界。