量子电脑的概念起源很早,甚至与传统电脑发展相比也不遑多让,大致都在1946~1949年间就奠定了基础。只是传统电脑因为电晶体的发明而有了稳定且长足的进步,接着应用IC半导体技术,在摩尔定律下更是不断革新发展,才有今日资讯科技的面貌。传统电脑是以一个电晶体来执行一个逻辑运算,就是所谓的位元(bit),目前在奈米尺度以上都很稳定可控制,但在未来必定会遭遇瓶颈,也只能做为线性有限度的运算。

量子位元不同於一般逻辑闸不是1就是0的状态,而是一种0与1同时存在的叠加态;应用量子思维就可以解决许多现实的问题,也得以创造许多新事物。(source:IBM量子电脑实验室)
量子位元不同於一般逻辑闸不是1就是0的状态,而是一种0与1同时存在的叠加态;应用量子思维就可以解决许多现实的问题,也得以创造许多新事物。(source:IBM量子电脑实验室)

至於以量子位元(qubit)来做为控制方式的量子电脑则是完全不一样的概念,成功大学物理系特聘教授张为民在2003年11月曾经这样定义了量子资讯科学,他认为未来的量子科技可能成为二十一世纪工业发展的核心,所谓量子科技就是如何操控单个原子,单个电子及单个光子的量子态行为注一。时至今日,量子电脑已经被具体实现甚至商业化,几家大公司都相继发表越来越多量子位元的量子电脑,争相成为「量子霸权」注二。

量子位元根据量子的叠加态特性必须在极低温下(接近绝对零度?273.15℃)才能控制。简单来讲,量子本身并非是一种粒子,而是一种概念或现象,因此量子位元不同於一般逻辑闸不是1就是0的状态,而是一种0与1同时存在的叠加态。假设量子位元以一个球体的概念来看,透过定义与演算法来处理就有无限种0或1的状态。量子科技除了叠加态现象外,还有量子纠缠的特性,也就是当此方的量子位元改变了状态,另一方的量子位元也会跟着改变,这使得量子电脑与通讯更加绝对与安全。

量子电脑固然可以解决更复杂深远的问题,科技力量也会迈入一个新境界,但是否会产生量子霸权则言之过早。反而因为有了量子概念後,可以彻底扫除二元对立的心态或思维,在此姑且称之为「量子思维」。同样地,不一定要用到量子电脑,应用量子思维就可以解决许多现实的问题,也得以创造许多新事物,因为量子现象是再自然普通不过的一件事,只是人们被有限的时空、执着的念头所蒙蔽而漠视了它。

量子现象证实了宇宙一元化的概念,这个概念可以用 |α|^2+|β|^2=1 这个量子位元公式来说明,如果用佛学的概念来说则是「色不异空,空不异色;色即是空,空即是色。」从物理学上观察电子或光子既是粒子也是波的存在,在哲学上则是心物不二的一元论,所以量子位元既是0也是1;既不是0也不是1,当然就妙用无穷。用这样的思维来看待一切也都是相通的道理,也就是过去即未来、媒介即讯息、先天即後天、人文即科技、内即外、开即关,反之亦然。

这样的量子叠加态现象,看似混??不明,却有无限可能,也是非常实际的应用科学。举例来说,先天与後天表面上不相同,这是因为定义与计算标准而分出了先天或後天,这是一种逻辑假设,例如以人出生之前的遗传为先天,那麽之後的种种作为就是後天;但当然也可以为了某种逻辑而定义20岁之前为先天,之後则归於後天,不管定义如何都是非常科学的因果关系,过去的因造成现在的果,现在的果又是未来的因,先天与後天终究是一体的叠加现象。

所谓「因该果海,果彻因源。」不仅因果相互叠加,也透露了万事万物都受到量子纠缠的牵连,念头一动、意识一起,新的天地随之展开。经云:「此有故彼有,此生故彼生;此无故彼无,此灭故彼灭。」应用量子思维来破除二元对立的心态,烦恼与问题也会随之烟消云散。

注一:出自《自然科学简讯第15卷第4期》━ 〈量子资讯科学:可能成为二十一世纪工业发展的核心〉一文。

注二:Intel、IBM、Google、Microsoft等都投入量子电脑研发多年,如IBM量子电脑研究室:https://youtu.be/o-FyH2A7Ed0