Page 211 - 信息的脉络

·第三部分·
而更重要的是，肖尔证实了量子算法确实在某些方面有优势，这激励了物理学家、
数学家以及计算机专家继续寻找适用于量子计算的新算法。例如，1996 年，格鲁
佛证明了量子计算机可以比任何经典计算机都更快地查找未分类数据。令人高兴
的是，这一系列研究让科学家、数学家、工程师和计算机科学家都开始研究量子

力学，他们使用的语言就是量子信息科学。
量子计算的诱人之处在于：第一，它具有超大规模的并行计算能力；第二，
利用量子计算的模型去重构人工智能的算法，会产生非常大的突破，这种解决问
题的思路与现在使用经典计算机的思路完全不一样。我们可以期待，机器的学习

能力和处理不确定性的能力会有突破性的进展。

量子信息过程
在相对论和量子力学诞生时，经典物理学时代就开始走下舞台，经典信息论

时代也要让位于这个更广阔、更深刻的量子信息论时代。对量子信息的研究，还
刚刚起步。由于支配原子、电子和光子行为的规则，与标准的牛顿经典规则截然
不同，所以，像电子这样的量子客体所携带的信息，就不同于能够呈现在经典客
体上的简单的比特。经典信息论学者使用比特，而量子信息论学者则使用量子比特。

在经典信息论中，任何一个是 / 否问题，总是能够用是或否（1 或 0）来回答的。
而对于量子理论，这种是与否的十分清晰简单地回答却不管用了。量子课题能够
同时是两个东西，在干涉仪左边和右边，既上旋又下旋，同时是 1 和 0，而一个经
典客体，绝不可能处在两种状态的模棱两可的叠加状态——它必须是要么处在这

个状态，要么处在那个状态，要么开，要么关，要么左、要么右，要么是 1，要么
是0，而不会同时是两者。但在量子客体王国，不存在经典世界中整齐划一的二分法。
量子理论是研究信息传送的理论。如果经典信息论中的那些 1 和 0 尚不足以

描述所发生的情况，那么科学家又怎样来讨论一个量子客体上的信息呢？量子比
特不同于经典比特，它能够同时取两个相矛盾的值，这些值能够同时是 0 和 1。当
我们无法用经典比特描述薛定谔的猫的活的和死了的状态时，我们就可以用量子
比特来描述。要深入了解量子信息的本质，我们必须介绍量子比特的一个新的表

示法，因为它抓住了量子信息的量子性本质。
一只经典的猫，只能是活着（1）或死了（0）。然而，每一个想象中的薛定谔的猫，
可以同时既是活的又是死的：（0 & 1）。这就是一个量子比特，同时是 0 和 1。叠
加状态的猫在理论上能够保持这种活着和死了的状态——它能够存储这个（0 & 1）

量子比特——只要无人往盒子里面看，但是当有人设法要确定这只猫是死了还是
活着的时候，这个叠加态就量子塌缩了，这个（0 & 1）的状态就立即转变为一个

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