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我的朋友立刻明白了這些道理，他總結道：九章是一臺原理驗證機。他的下一個問題是：有人說九章不能編程，所以它不是個計算機，對此應該怎么看？

我的回答是：真正的關鍵在于，許多人對量子計算機的編程有誤解。他們以為量子計算機是在所有問題上都能超越經典計算機，就像486比386快，所以他們覺得量子計算機一定要能編程。但這完全是錯的。

486跟386運行的是同樣的底層邏輯，486更快只是因為它的主頻更高、晶體管更小、內存更大等等。但量子計算機跟經典計算機的底層邏輯完全不同，它們的基本操作單元就不同。

經典計算機的基本操作單元是“比特”，即一個體系有且只有兩個狀態。好比一個開關，它只有開和關兩個狀態。量子計算機的基本操作單元是“量子比特”（qubit），它好比一個旋鈕。旋鈕跟開關的區別是什么？它不是只有兩個狀態，而是有無窮多個狀態。

用數學語言來表述，如果一個量子比特能處于|0>和|1>兩個狀態，那么它也能處于這兩個狀態的任何疊加態，即a|0> + b|1>。這里的a和b是兩個數，|>叫做“狄拉克符號”（Dirac notation），在其中填上任何的數字或字母就可以表示一個量子力學的狀態。

經典計算機的基本操作，是對比特進行的。例如把0變成1、把1變成0，這叫做“非門”（NOT gate）。

經典門

量子計算機的基本操作，是對量子比特進行的。例如把a|0> + b|1>變成b|0> + a|1>，這叫做“泡利-X門”（Pauli-X gate）。

量子Hadamard門

所以你看，量子計算機跟經典計算機的編程完全不是同樣的意義。經典計算機的算法都是人用手算可以實現的，只是算得慢點。而量子計算機的算法是人用手算無法實現的，因為基本操作就不同。

量子計算機超越經典計算機的關鍵，在于量子算法。對于某些問題，我們設計出了快速的量子算法，例如因數分解，這時它們就可以遠遠超越經典計算機。而對于另一些問題，我們沒有快速的量子算法，例如最基本的加減乘除，這時量子計算機就沒有任何優勢。

所以，量子計算機的用處就是解決某些經典計算機難以處理的問題，而不是解決所有的問題。許多人以為量子計算機將來會取代經典計算機，這是誤解。無論量子計算機進步到什么程度，它都不會完全取代經典計算機。正確的前景是，量子計算機跟經典計算機聯合使用。

因此，量子計算機只要在一個問題上超越了經典計算機，它就是有價值的。這正是九章和懸鈴木的成就。在當前階段，編程并不是主要目標。

事實上，光量子計算機首先在原理上是可以實現編程的。然后，現在的九章可以部分的編程，這可以通過調整實驗中光的強度、干涉儀的透射率、反射率等參數來實現。潘建偉指出，九章的下一步，就是要成為一個可完全編程的計算機。

上海紐約大學計算機教授張崢表示，大眾理解的“編程”是碼農寫程序，而九章和懸鈴木的編程指的是硬件的“重構”（reconfiguration）。前者是用程序指令調動計算機的硬件資源，包括計算和存儲，而后者有點像用樂高積木根據任務搭一個硬件。這兩者的編程在目前并不在一個層面上。

潘建偉和張崢介紹量子計算機的編程《科學不避爭論：眾學者激辯量子計算九大問題》

我的朋友完全明白了這些道理，然后用自己的語言總結了一番，可見確實是理解了。我很高興為這位朋友解答了問題。如果大家都有這樣的思考能力和學習能力，我們的社會將會進步得多么快啊！

（本文原載于微信公眾號“風云之聲”，觀察者網已獲授權轉載。）