麻省理工学院（MIT）极端量子信息理论中心主任 Seth Lloyd，解答了一些（非常）宏大的问题，关于他的啤酒桶超导体和我们的量子宇宙。
Seth Lloyd 谈量子计算机
《大众科学》：量子计算机与普通计算机有什么不同？
Seth Lloyd：量子计算机在物理学允许的最小、最基本的层面运行。在普通计算机上，一个比特的信息由大量的电子表示。在量子计算机中，信息比特存储在最基本的粒子上。所以一个“量子比特”可能由一个单独的电子表示。
为什么更小的比特更好？
在量子力学层面，一个电子可以同时出现在这里和那里。如果你同时在这里和那里，你就可以同时做这件事和那件事。
《大众科学》：它与拥有多个处理器的普通计算机有什么不同？
在普通计算机上，一个比特可以是 0 或 1。那里的电子表示 0；这里的电子表示 1。在量子计算机上，一个比特可以是 0、1 或两者兼有。所以你的量子计算机，一个量子比特可以同时表示两种状态，或者两个量子比特同时表示四种状态，或者三个量子比特同时表示八种状态。
如今的量子计算机有多少个量子比特？
我们最多能达到十几个——所以我们可以非常快地解决复杂的方程。如果你有 300 个量子比特，你可以同时做 2 的 300 次方件事情，这恰好是宇宙中基本粒子的数量。所以你可以做很多事情。
机器实际上是如何工作的？
如果你控制一个电子，你就可以控制量子比特。你通过用微波或激光“照射”量子比特来翻转它们。这些是我们已经相当擅长做的事情。这和普通计算机所做的完全一样——将比特从一个地方移动到另一个地方。
量子计算机看起来像普通计算机吗？
不像。你通常看到的量子计算机更像 20 世纪 50 年代的数字计算机。量子比特可以存储在分子中，这些分子位于一个微小的试管里。但要“照射”量子比特，你需要将试管放入超导磁体之间。它被放置在液氦的低温恒温器里。它看起来像一个啤酒桶，上面有很多线缆像蛇一样伸出来。
你是如何进行“照射”的？
你在普通的计算机上输入指令。这些指令会被转换成微波发生器产生的一系列“照射”。然后你观察分子发出的微弱微波。这些就是你计算的结果。
如果你不使用你的计算机来求解线性方程呢？比如“量子谷歌”？
你是说 Quoogle（量子谷歌）吗？我们尝试过这个想法。你可以更快地搜索数据库，同时保证完全的安全性和匿名性。在 Quoogle 给出答案后，你可以绝对保证 Quoogle 无法复制你的问题，因为当你对一个未知的量子态进行测量时，你不可避免地会扰乱它。不可克隆定理表明，如果你试图复制一个未知的量子态，(a) 你做不到，而且 (b) 你在尝试复制的过程中必然会扰乱量子态。所以你无法复制问题。
这是新层面的隐私浏览。
是的，事实上我把这个想法告诉了 Sergey Brin 和 Larry Page（谷歌的创始人），我说：“嘿，哥们，我们想出了一个很棒的量子互联网的想法。你们想不想资助这个项目或者买下这家公司？”他们回来告诉我：“非常抱歉，但我们的整个商业计划都建立在了解所有人的一切信息的基础上。所以这与我们的商业计划相悖。”
量子计算机可以解决的最大问题是什么？
宇宙的起源以及它在遥远未来的去向。我们可以尝试回答这些问题，因为宇宙本身就是一个量子计算机。从信息的角度来思考，而不是从能量的角度。它由比特——基本粒子——组成，它们之间的相互作用就是操作。你可以计算宇宙中有多少比特，翻转它们需要多少能量，存在多少能量，并利用这些信息来排除宇宙历史上的许多可能性。任何需要更多比特翻转的事件都不可能发生。这也意味着，拥有足够的比特，你可以制造一个实际上与宇宙无法区分的量子计算机。
你会问一个量子计算机宇宙复制品什么问题？
我会问它我平时问宇宙的那些普通问题——比如，为什么？但我仍然不期望得到太多答案。
