這些人工智能機(jī)器將使用分子和原子大小的組成部分，所以這些部分將受量子力學(xué)原理的支配。最近，隨著理論物理學(xué)家和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家相互競(jìng)爭(zhēng)來創(chuàng)造新的“量子計(jì)算”方法并且把這些想法實(shí)現(xiàn)于真正的硬件上，“量子計(jì)算”這個(gè)嶄新的領(lǐng)域開始流行起來。

對(duì)于向普通大眾介紹量子計(jì)算，我一直很遲疑。這違反直覺并難以掌握。如果隨后的這些段落對(duì)您來說讀起來冗長費(fèi)解的話，那么就跳到下一章。在某種意義上來說，沒有人真正理解量子理論。因?yàn)樗雌饋砭拖褚欢褦?shù)學(xué)處方然后給出問題的完美數(shù)字答案，但看起來在概念上卻完全不直觀。

原子以其奇特的方式運(yùn)作，和人類所習(xí)慣的我們這個(gè)級(jí)別上的事物非常不同。量子力學(xué)是真正奇怪的和抽象的。它是這樣的一堆數(shù)學(xué)物理，當(dāng)原子級(jí)別系統(tǒng)和人類級(jí)別測(cè)量儀器相互作用時(shí)，它給出了特定的測(cè)量結(jié)果的隨機(jī)性。在經(jīng)典物理學(xué)中，物理系統(tǒng)的狀態(tài)是清楚的，也就是說，它有特定的狀態(tài)值，例如在某個(gè)時(shí)刻的速度是V，它的位置是X，它的動(dòng)能是K，等等。在量子力學(xué)中，事物更抽象。

如果進(jìn)行某種測(cè)量的話，量子系統(tǒng)的狀態(tài)是由一些數(shù)字的抽象數(shù)學(xué)總和表示的，每一個(gè)數(shù)字都是和一個(gè)測(cè)量結(jié)果聯(lián)系在一起的。這個(gè)總和與狀態(tài)的線性加權(quán)被稱為“重疊”，并且是量子力學(xué)的核心概念。如果您不理解這些請(qǐng)不要煩躁。理解本部分并不是必需的。

正是這個(gè)重疊才是量子計(jì)算的偉大特征。重疊隨著時(shí)間發(fā)展，在某種意義上可以同時(shí)進(jìn)行多次運(yùn)算，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)一次只能進(jìn)行一次計(jì)算。

在經(jīng)典計(jì)算中，寄存器(比特的存儲(chǔ)鏈)的狀態(tài)是有限的0或1的串(如0011011101001)。在一個(gè)量子計(jì)算機(jī)寄存器內(nèi)，狀態(tài)是大量可能的經(jīng)典寄存器狀態(tài)的重疊。舉個(gè)例子，如果寄存器有N個(gè)比特，那么將有2N個(gè)可能不同的經(jīng)典寄存器狀態(tài)(也就是說，如果N＝3，將有8個(gè)不同的經(jīng)典狀態(tài)，000，001，010，011，100，101，110，111)。如果N很大，那么2N將巨大。

量子計(jì)算的巨大優(yōu)越性在于大量的經(jīng)典狀態(tài)可以被看作是一個(gè)(重疊)狀態(tài)，一個(gè)量子系統(tǒng)可以處理的量子狀態(tài)。為了進(jìn)行傳統(tǒng)的經(jīng)典計(jì)算，有必要對(duì)所有的可能狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，每次測(cè)試一個(gè)經(jīng)典的寄存器狀態(tài)。這是一個(gè)非常緩慢的過程，并且當(dāng)N增加后，測(cè)試的次數(shù)將以指數(shù)級(jí)增長(也就是像2，4，8，16，32，64…)。

然而對(duì)于量子計(jì)算，只需要作一個(gè)測(cè)試，因?yàn)樵谀撤N意義上，所有可能的傳統(tǒng)狀態(tài)都合在一起，稱為一個(gè)量子寄存器狀態(tài)。量子計(jì)算潛在上比傳統(tǒng)的經(jīng)典計(jì)算要更有效。因此，世界的很多物理學(xué)家現(xiàn)在都在相互競(jìng)爭(zhēng)，看誰可以制造出下一個(gè)性能更加優(yōu)越的量子計(jì)算機(jī)。

既然人工智能機(jī)器將以原子級(jí)別的組成部分制造出來，它就需要像量子計(jì)算機(jī)一樣來運(yùn)行。既然量子計(jì)算機(jī)比傳統(tǒng)的經(jīng)典計(jì)算機(jī)有效，那么這將是一件好事。人工智能機(jī)器將是一個(gè)量子計(jì)算機(jī)。

人工智能機(jī)器是一個(gè)量子計(jì)算機(jī)，這一結(jié)果意義深刻。試想一下量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)高2N倍的計(jì)算能力。一個(gè)小行星般大小的人工智能機(jī)器將擁有1040個(gè)原子或比特。這樣的一個(gè)人工智能機(jī)器其潛在的計(jì)算能力，即使是一個(gè)經(jīng)典類型的人工智能機(jī)器，比人類的計(jì)算能力也將大很多很多。

量子計(jì)算的人工智能機(jī)器將會(huì)是什么情況呢？如果N是1040，那么2N是多少呢？這個(gè)想法讓我困惑。當(dāng)我說一個(gè)人工智能機(jī)器可能擁有相當(dāng)于人類智能萬億個(gè)萬億倍水平時(shí)，事實(shí)上，我的這個(gè)數(shù)字已經(jīng)是小得令人驚訝了。

誠然，量子計(jì)算機(jī)的狀態(tài)是在處理大約7個(gè)成分。它們被稱為“量子比特”(Qubits)，或者“quantum bits”。以一種“磁瓶”來一行容納7個(gè)比特，并且讓它們?cè)谀撤N意義上表現(xiàn)得像一個(gè)量子計(jì)算機(jī)一樣，這是可能的。但是量子計(jì)算技術(shù)到制造N＝1040量子計(jì)算機(jī)還有很長的路要走。