美語教學｜量子運算

​量子運算（quantum computing）將會使生活帶來全新變革。
 
臉書創辦人Mark Zuckerberg所創建的原宇宙（metaverse）理念得以實體化，就要依靠量子運算。

再者，製造新藥需仰賴分子模擬技術，該技術可以對粒子在分子內相互作用的方式進行建模（modeling），嘗試創建一種能夠抵抗特定疾病的配方。對一個只有70個原子的分子進行建模，一台傳統電腦需要計算長達130億年才能夠達成。然而，量子電腦有可能在幾分鐘內即可解決分子模擬問題。
 
德國汽車製造商戴姆勒與IBM，正在合作評估量子電腦如何幫助其模擬硫分子在不同環境中的行為，以製造性能更好、壽命更長、更耐用的鋰硫電池（Lithium-sulfur battery）。
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摩根大通（JPMorgan Chase）、高盛（Goldman Sachs）和富國銀行（Wells Fargo）都在積極研究量子電腦，以提高銀行營運效率，強化投資報酬率（return on investment，簡稱ROI）。
 
而藉由量子運算，更加優化（optimization）城市交通訊號的時間，幫助車輛流動順暢和避免繁忙路口的擁堵。微軟與Toyoto Tsusho和量子運算新創公司Jij一起研究這個用例，期望將交通等待時間減少多達20%。
 
諸如此類的例子不勝枚舉。在天氣預測、語言處理、運送問題或保護數據上，適度運用量子運算可大幅提高準確率。
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那量子運算到底是什麼呢？
 
在傳統電腦，資料儲存都是以二進位0或1進行二進位運算，我們稱之為「經典位元（classical computing）」。
 
而「量子位元」，就像是一個三維向量空間，半徑為1的球體上任一點，在球面上的兩個點，若是垂直，都可以用來代表0或1。
 
由此可知，它不只會有0或1，還會有0或1的疊加態，也就是量子疊加（quantum superposition）。所以它可能是非0也非1，介於0跟1之間。也因為如此，使得量子運算有類似平行運算的能力。

經典位元儲存需要8個位元（bit）00,01,10,11，如果有兩個量子位元（qubit），就可以同時儲存00,01,10,11這四個態。
 
而量子糾纏（quantum entanglement）裡，若有兩個位元的量子態時，就沒有辦法單獨由第一個位元的指向來描述第二個位元的量子糾纏態的存在，由此可知，它並不是分開獨立存在的，具有全域描述整體系統的性質。
 
而因為這種特性，使得科幻電影中的「超距傳輸現象」在現實中可能會發生。這個現象在量子運算中稱之為「量子隱形傳輸（quantum teleportation）」，指的是：一個量子態可以從一端傳輸到另一端，中間不需要有特別的量子通道存在。

在科技日新月異的現今，生活將更加依賴3C產品，人類的大腦也必須每日更新，才有辦法應付千變萬化的變革。