经典计算机是“确定性”的典范。它的世界非0即1，通过数十亿晶体管构筑的精密电路进行运算。规则坚硬如铁，输入决定输出，基本无意外，一旦出意外就是头版头条。
量子计算机则遵循“概率性”法则。它的基本单元是量子比特，它具有两大特性：
- 叠加：如同旋转的硬币🪙，在测量前，量子比特同时处于0和1的叠加态，可用概率分布描述。
- 纠缠：多个量子比特间存在“心灵感应”般的关联，能协同处理问题。
其强大之处在于能直接计算概率分布。通过量子干涉，让正确答案的路径概率相互增强，错误路径相互抵消，从而高效呈现出最优解。这使它成为天然的“概率模拟器”，特别擅长处理本质上就是概率性的复杂问题。
二、量子如何破解密码：从“暴力穷举”到“概率干涉”一个普遍的误解是：量子计算机能“秒破”所有密码。其实，真相并非如此简单。
经典加密与破解：一道“确定性”的数学难题
当前广泛使用的RSA等加密算法，其安全性基于一个经典数学难题：将一个极大的合数分解为两个质因数的乘积。对经典计算机而言，这如同面对一个拥有无数钥匙孔的保险柜，只能靠“暴力穷举”一个个尝试，所需时间随着密钥长度增加呈指数级增长，破解一个2048位的密钥可能需要数千万年。
量子破解：Shor算法的“巧劲”
量子计算机的破解方式本质不同，它依靠的是Shor算法。该算法将“质因数分解”这个数学难题，转化为一个“寻找函数的周期”的问题。而寻找周期，正是量子叠加和干涉特性大显身手的舞台：
- 量子叠加同时尝试：量子计算机使所有可能的质因数解同时处于叠加状态，相当于同时尝试所有可能性。
- 量子干涉筛选答案：关键一步在于，不同的可能性之间会发生量子干涉——代表错误答案的路径相互抵消，其概率被压低；而代表正确答案的路径相互增强，概率被放大。
- 最终锁定结果：经过一系列变换，量子态坍缩时，系统会以极高概率直接给出正确的质因数。
简单来说：经典计算机像是一个只会按顺序试遍所有钥匙的开锁匠；而量子计算机则像一位能感知锁具内部结构的“锁神”，通过一种“概率共振”直接感知到正确钥匙的特征。这种从“确定性穷举”到“概率性干涉”的范式转变，带来了指数级优势。
现状与误区澄清
尽管如此，“秒破密码”在当下仍属科幻。实现有实用价值的量子密码破解需要稳定操纵数百万甚至上千万个量子比特，而目前最先进的系统最多也就能操控几百个物理量子比特。不过，一种名为“现在截获，未来解密”的威胁确实存在：攻击者可能已经开始截获并存储加密数据，等待量子计算机成熟后再解密。
三、发展现状：成熟工业品与实验室的“尖端仪器”虽说任何基本粒子都能表现出量子的特征从而可以作为量子计算机的基本单元，但前提是该粒子与外界的联系要“受限”，这样才能不受外界干扰而“坍缩”，其实现难度可想而知。比方说，目前最普遍的方式就是超导量子比特，可以和经典计算机的基本单元来进行一些简单的对比：
- 体型与能耗：现代晶体管已纳米化，数十亿个“比特”集成于指甲盖『芯片』，整机功耗不过几十到几百瓦。而仅仅一个量子比特的支撑系统（制冷、测控）就庞大如冰箱，整套设备占满实验室，其制冷能耗每小时可达数千瓦。
- 稳定性与数量：数百亿晶体管可在室温下稳定工作。量子比特则极其脆弱，要实现超导性能，需接近绝对零度（-273.15°C左右）的极端环境，其量子态仅能维持微秒级。目前最先进的量子计算机也只有几十到上百个物理量子比特。
现实点说，尽管消耗巨大，但今天的量子计算机，其通用性和实用化程度远不及1946年的ENIAC。ENIAC是能稳定解决实际问题的通用机，而量子计算机目前主流目的是针对某个问题的“专用机”。
四、应用前景：分工协作，而非替代量子计算机并非要取代我们的电脑，即便在量子计算机能投入实用化的未来，它们也会是各司其职。
经典计算机：所有“规则明确”的任务（办公、娱乐、数据处理等），是其绝对主场。
jrhz.info量子计算机：破解某些经典计算机难以解决的问题，如：
- 新药研发与材料设计：在原子层面精准模拟分子相互作用。
- 人工智能：优化复杂算法，快速处理海量数据中的概率关联。
- 密码安全：推动后量子密码技术的发展，使得新算法能抵抗量子攻击。
Q：量子计算机会取代我的个人电脑吗？
- A：不会。未来更可能是“量超融合”模式：用经典计算机处理日常任务，遇到特定难题时，通过云端调用量子算力。
Q：我们是否需要担心密码被量子计算机破解？
- A：不必过度恐慌，但需保持关注。目前的情况是，实用的量子计算机尚需多年发展。对普通人来说，等到国家和专业机构通知你该换加密方式了再行动也不迟。毕竟量子计算机投入巨大，你那三瓜两枣人家还看不上。
经典计算机作为可靠的日常工具，继续支撑我们的数字生活；量子计算机则化身为专用的“超级大脑”，在云端待命，专攻最前沿、最复杂的科学难题。未来的计算世界，将是“经典”与“量子”混合的时代。这场“逻辑”与“概率”的对话，终将携手拓展人类认知的边界。
