■遵從量子力學守則的「薛丁格貓」可以是七分生、三分死。 網上圖片大家應該都有聽過「量子電腦」吧？如果還沒有，可能今天開始就要留意留意了：單在2017及2018這兩年，有關量子電腦的私人投資和交易，就至少高達四億五千萬美元！其實基本的量子電腦，現在已經面世，這個可能會顛覆世界的新技術，今天就和大家簡單介紹一下，再討論一下其發展現況。
同時間不同狀態 未檢查不知生死
顧名思義，「量子電腦」跟量子力學有關；當中的理論可能比較抽象，但是我們只需要一個大概就可以了。量子理論奠基人之一、著名奧地利物理學家薛丁格（Erwin Schrodinger）提出的「薛丁格貓」，是討論當中涉及的量子原理一個很好的比喻。我們日常生活中，應該習慣了物品、動植物存在於明確的狀態之中：一隻貓，要麼是死了，要麼還是活着，乾乾脆脆，決不會有什麼「既死且生」、又是生又是死的狀況；一枚沒有射到球門架、球員身上的足球，如果不是射進球門之中得分，就一定是射到球門之外了，不應該有其他模棱兩可的可能性。
然而量子力學卻告訴我們，在沒有進行確切的測量之前，微觀的世界是可以容許物件弔詭地同一時間存在於不同狀態之間的，例如在我們進行檢查之前，遵從量子力學守則的「薛丁格貓」可以是七分生、三分死；當然在任何檢驗（比如說檢查氣息、脈搏）之後，我們就會確定貓兒是生是死，屆時「薛丁格貓」就會變回平常的小貓，不再「既生且死」了。
混合狀態中操作 同時間進行運算
這個微觀世界的「特色」，又如何可以應用於電腦之上呢？要記得電腦的運作，其實是在一連串0和1之上進行各種操作；量子力學卻告訴我們，除了是0或1之外，也可以是0與1的混合狀態。因此只要經過精心的設計，利用這些「混合狀態」進行的操作，其實可以看成是同一時間對0和1進行運算，也就好比同一時間進行多個計算，所以計算的速度能夠大幅提升。
美國數學家秀爾（Peter Shor）在1994年就發表了一個運算方法，利用量子世界的這個特點去為數字找出質因數（比方說找出32651原來是317乘以103）。千萬不要小覷「找出質因數」這個看似平凡的算術運算：現今常用於金融交易、互聯網絡信息傳遞的加密、解密方法，其實就建基於「為大數字找出質因數是很困難、很費時」這個特質之上，試想想大家如何可以找出32651的質因數？而這也只是一個五位數字：假如是一個有二百多個數位的數字呢？在量子電腦之上運用秀爾的運算方法，就可能可以快速地找到這些大數字的質因數，也就是破解了加密的方法了。
當然暫時大家不需要太擔心，我們的社會還未因為量子電腦而「分崩離析」；其中一個原因，是現有的量子電腦規模還小、相對不穩定：還記得之前討論「薛丁格貓」的時候，我們特別強調「任何的檢驗」會令「薛丁格貓」失去牠「又生又死」的特性？我們當然不能檢查量子電腦是生是死，但同類的問題一樣存在：量子電腦能力卓絕，但是量子的特性暫時還未能維持太久，以致不能進行太長期的量子計算，限制了它們現在的效能。科學家們自然已在努力開發解決這個問題的方法，或是尋找特別適合量子電腦的工作，以使它「一展所長」。
有如此重大影響的科技，值得我們多加留意。■張文彥 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。