如果量子計算機像現在家用計算機一樣普及會發生什麼？

01-05

除了大家以後都可以玩量子遊戲了，還有什麼別的
70 80年代的計算機也想不到有今天啊。30 40年後的量子計算機不能有這樣的發展嗎？

序

這是2050年春季的一個清晨，太陽還未升起，學校食堂的大媽們才剛剛開始做早餐。已經在實驗室忙了幾個通宵的李興看著面前的數據激動不已，他知道，這是世界上第一台50比特的通用量子計算機。不知道是因為實驗室里的溫度偏低還是因為激動，他的手有些抖，摘下手套，好想睡一覺然後吃頓好的啊，然後應該可以發篇PRL畢業了吧，他心裡想到。然後他趴在實驗台上睡著了，再也沒有醒來過。他無法見證接下來這一個偉大的時代。

第一個可擴展的且能夠實現通用的50比特計算的量子計算晶元設計方案實現之後，人們看到了製造出實用量子計算機的希望，大量的投資湧入了這個領域。

2052年，第一個通用的100比特晶元製造完畢，物理學家馮國棟獲得了阿里哈哈的投資，創辦了XQubit公司，建立了第一條量子晶元生產線，全線都是自動化的機器人操作生產，不用李興這樣的研究生一點一點地調光路，調代碼了，一塊又一塊的晶元被生產出來裝進低溫容器中送至各個數據中心進行裝配。是的，普通人是買不起量子晶元的，因為它除了需要有超導材料還需要有一堆維持低溫的裝置，能佔滿一間大房子。但是好在早就有將量子晶元大規模並行來實現對大型量子計算機模擬的工作了，於是XQubit公司提供了大型計算中心，稱之為量子云，在量子云上實現了虛擬量子計算的功能，使用多個100比特的晶元來模擬1000比特的晶元，各個創業公司通過使用量子云，使得普通人也能夠使用到量子計算的福利。量子云提供了Python/C/Cpp等語言的介面。稍後不久，程序猿祖麗亞為人們帶來了第一款能夠在量子云上運行的語言（直接使用量子計算機進行編譯）。

首先是化學和製藥產業，五十多年來在計算機學家和物理學家共同努力下，一系列量子模擬演算法首先得到應用，費曼先生的宏（腦）願（洞）終於得到實現。我們能夠精確地計算出每一個蛋白質和其它蛋白質的相互作用過程，然後利用已經變得非常強大的人工智慧演算法配合經典線路的CPU/GPU集群在很多種結構中篩選出最好的分子結構進行合成，此外我們也能夠用第一性原理直接計算超導材料了。

2055年，第一台太空電梯被製造出來，同時也是第一個核聚變反應堆點火。這裡面都有量子計算晶元的身影，例如核聚變的模擬，新材料的模擬等等。

2060年，人類在經典計算晶元和量子晶元的配合下找到了常溫超導體。這個時候，憑藉一系列的技術迭代，人類擁有了能夠走進尋常人家的量子晶元，醫療行業得到進一步的發展，我們可以在家裡直接通過計算獲得最適合我們的藥物，然後再製造出來了。

2065年，如何為量子晶元編程成為了小學生的必修課，他們再也沒時間打DOTA和LOL了。

而我們的故事就發生在這個沒有小學生打DOTA和LOL的時代。

待續？（其實我沒時間寫...）

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瞎寫的，有一些參考了現在的研究成果，還有一些是我亂開的腦洞，歡迎提供修改（更正）意見。主要有幾點，一個是普及以後和現在的計算機由於都是圖靈機實際上對個人來說在直觀體驗上不會有太大區別，所以小學生在2065年前還是打DOTA和LOL的（滑稽）。但是計算能力的提升也許會讓我們獲得的服務更加個性化etc.

祖麗亞是Quipper作者的，額，中文非正規音譯...虛擬量子計算的那個事情是今年QIP看到的一個poster...核聚變是前段時間和一個巴西哥們兒開的腦洞（但是其實還沒真的寫東西試試...）XQubit是仿照了1Qbit，篩選蛋白質是一個學長創業公司正在乾的事情，不過沒量子計算...其實你會發現某些方面假如有了量子計算機還是會很爽的。別的大部分就是瞎扯的了，僅供參考。

那要看是什麼樣的量子計算機啦

實際上，嚴格意義上的量子計算機，只是結構上與傳統計算機不同，在特定領域的計算速度遠超傳統計算機而已，這種量子計算機和通用計算機是兩碼事，更像是一個電腦的特殊計算插件，常規計算還是會交給傳統方式

當然，媒體界（科幻界）對量子計算機的期待就遠不止此了，比如「具備平行時空疊加計算的能力」，「原子尺度的超大規模集成的能力」等等，這個可就牛逼大啦，就拿原子級規模來說吧，那就是在說，一個鐵塊那麼大小的硬碟，能存以摩爾計的數據，那麼全人類共用這麼一小塊雲硬碟都夠了╮(╯_╰)╭，當然，我很期待

我記得我當時還說，將來我告訴你一個硬碟大小是1 mb的時候，可不要驚訝，那不是1 million bytes，而是1 mol bytes

更加真實的…………歐派？

ubi:親愛的用戶，你們都升級成量子計算機了，為了與時俱進，我司遊戲的bug將全數升級成薛定諤的bug，我司的土豆伺服器也將陸續升級為量子土豆伺服器。望玩家們繼續參與我司的買bug送遊戲活動，謝謝您多年以來對我們bug的支持。

我感覺量子計算機出來，物理學會變得超級熱門，而搞計算機的可能會面臨失業。

(亂侃的，學計算機的別打我，目前我還是很羨慕你們的，哈哈！)

更新：本身就是考試前無聊隨便寫來拋磚引玉的答案，評論已關閉，對此問題另有高見的還請另外寫回答。

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是這個樣子的，有一個很強的東西叫邱奇-圖靈論題（Church-Turing thesis），說的是

「Any computational device we can construct in this universe can be simulated by a Turing machine. （Ada, CMU 15-251 course notes）」

這個宇宙里所有的計算機都可以被一個圖靈機模擬。

什麼意思呢，就是說我們造出的計算機，不管是量子計算機光子計算機小貓小狗計算機，它們能做的事都能被一個圖靈機模擬（給評論區不會閱讀理解的人划下重點：然而這並不是說量子計算機是圖靈機）。圖靈機是啥呢，你只要知道隨便一個小電腦都是圖靈機。

（圖一：沒什麼好看的這就是一個普通的圖靈機模型）

那圖靈機不能做什麼呢？好多好多你覺得很簡單的事都做不到。比方說halting problem——判斷一個程序會不會暫停；比方說判斷兩個程序是不是一樣的也做不到，舉個例子判斷是不是兩個程序都會print出Hello World就做不到。啊當然量子計算機也不行。

當然雖然量子計算機本質還會是個圖靈機，它有潛力花很短時間做一些普通計算機要花很多很多時間才能做到的事，所以樓上有提到破譯。現在所有的銀行信用機構用的加密演算法本質都是RSA。RSA的很重要的一個假設是利用了乘法和分解質因數的計算複雜度不確定性。比如說，給你一個7和11，要算出7*11=77很容易，但給你77要你分解質因數你就得一個一個把質數從小到大試過去了，當質數很大的時候這就幾乎不可能了。然後雖然學術界直覺上都覺得分解質因數是一個很難的問題，但這並沒有被證明。也就是說，萬一比如量子計算機的計算能力能很快分解質因數了，那全世界的信用機構都要垮掉了。

哇喔那不就很棒棒？所以這一天要等多久？

幾個禮拜前上課老師說現在的量子計算機是這個水平

「After about 20 years and 1 billion dollars of funding : Can factor 21 into 3 x 7. (with high probability)（Ada, CMU 15-251 course slides）」

是的，大概（注意是大概）可以把21分解成3×7

所以大家散了吧沒什麼好看的。

程序員的收入會大大提升，到時候代碼複製員基本都會被自動程序代替。只剩下數學家級別的人才能做程序員了。

當然收入最低的也能和正國級幹部的明面收入比一下。

人類存在的意義就是為了搞出人工智慧ai+量子計算機

之後就沒人類什麼事情了。

基於大質數分解的加密手段將受到嚴重衝擊，小到RSA加密的RAR文件，大到銀行、軍事安保……

不過，到那個時候，應該會有更「先進」，或者說更合適的演算法誕生……

p社單核有救了

瀉藥。。。我其實也就是個科普水平發表一些淺見。。。以後還是邀靠譜點的phd好。。。

其實吧，以現在的技術水平，沒啥影響。。。就好像給你一個對撞機你能幹啥一樣。中國那個最新的光量子計算機僅是在一個特定問題上比最早的計算機快了幾個數量級而已。你口袋裡的iPhone可是在所有問題上都比最早的計算機快了更多個數量級呢。

當然了，技術的發展最終會有什麼結果沒有人知道，不排除經過幾個大的成果會和個人計算機一樣帶來劇變，不過以現在的技術和理論上來看，可見的未來變化最大的大概是在信息安全上許多演算法會失效，除此害以外，並沒有什麼大的卵用，還是你的iPhone比較經濟實惠。

20年前，我用的3.5存軟盤，容量還只有1.44M

一個遊戲我記得當時都是一沓軟盤裝的。

那時無法想像現在的計算機場面，蘋果手機什麼的就更別說了。

如果非要我說那時的計算機和現在有什麼區別。我只能說，類似於顯像管電視機到液晶顯示器的區別吧。

你剛轉換的時候，可能並不覺得有什麼特別牛x的，特別厲害的。

但是你回過頭來看，就會覺得慘不忍睹。

下一次的升級也許也會如此。

大量佔用宿主機資源，可能會被關機

然後被軟體拖慢到現在的速度

我覺得你對量子計算有誤解。

我們目前的計算機是基於電磁原理的，所以實際上主板的大小和cpu頻率是有極限的。

量子計算的過程是不需要耗時的，但是構建量子計算環境，以及構建輸入還是有時間和消耗的。所以量子計算機依舊有極限。

不管量子計算機比現在的計算機快了10倍，還是100倍，還是1000倍，我覺得他還是個計算機，只不過是個更快的計算機。它不會把你的生活量子化，也不會讓你遇到薛定諤的貓。

吃瓜群眾說一個，我不是科幻作家，不知道真正的量子計算機造出來是會體積更小或是更大，散熱更小還是需要一人高的液氮冷卻，說點看得見的東西，胡說八道向

在物理學家們還在搞量子力學的時候，數學家們突破天際的腦洞玻爾的棺材板快蓋不住了。

我們已經知道很多語言類，比如P類問題是指能被確定型的單帶(只有一條tape,multitape雖然不會改變TM的計算能力，但能影響時間複雜度)圖靈機在多項式複雜度內識別的語言，BPP類是指概率圖靈機能在多項式複雜度內以錯誤概率1/3識別的語言

而和量子計算機瓜葛最大的語言類是BQP類，它的定義是指能被量子計算機在多項式複雜度內以錯誤概率1/3識別的語言，已經證明BPP類包含於BQP類，至於BQP和NP的關係，至於上界，反正包含於PSPACE啦(逃

而很多題主說的分解因子的問題就屬於BQP類，眾所周知的Shor演算法就是已知的多項式演算法

當然還有個非常有名的離散對數問題，比如OI/ACM中經常考的在模N乘法群下計算方程:

a^x=b

現在Baby step giant step還是此題的標配(bzoj2480, poj2417) 說不準百年後這題的量子演算法成入場簽到題了(逃

和我們生活影響最大的想了想應該是https,畢竟每個人都在用，到時候協商密鑰用到的非對稱加密演算法RSA和ECC都會受到影響，到時候https安全要考慮的也許不僅僅有沒有app往我們電腦、手機里裝CA的問題了

你需要多買一個PC部件名曰:QCU(量子計算器)-----我瞎掰的

你是不會需要家用量子計算機的。你需要的是超高速網路數據連接到地區的量子計算中心。你的日常生活都在量子云的覆蓋下，和現在的電子計算機時代完全不同。

具體的不能再說了，不然要違反我穿越回來之前簽的保密協議了。

勒索病毒就沒有啥用了

另外量子遊戲什麼鬼？一股竹炭纖維內褲的感覺

寫不出正經答案，主要是想提個建議：

這種問題應該去問科幻作家而不是專業學者，對於現實中尚未出現的東西，想像力很重要。而現在很多普通人早已對技術革新產生麻木感了，舉例來說，我們現在的手機所具有的功能，放在20年前恐怕要用成卡車的設備才能實現。因為技術應用發展又快又貼近生活，使得新出現的技術似乎不搞個天翻地覆，就算不上什麼了不起的進步了。。。對於相關專業的學者來說，這種情況可能會更加嚴重，因為他們連吃瓜群眾的神秘感都欠缺。。。

然而量子計算是有潛力搞成天翻地覆的，現在我們對它的理解需要更多、更大膽的想像力。

還有，目前為止的答案似乎都忽略了量子計算機的一種可能的特性，即計算資源的消耗不受運算量制約。。。可能對於分解3X7，還是幾萬億乘幾萬億，用的都是一樣的時間，這一點應該很重要