愛因斯坦如果穿越到現在,會改變世界量子計算的格局和發展趨勢麼?
人類建立了描述原子間相互作用的物理理論——量子力學和相對論。在這麼強大的理論指導下，它對我們目前的技術革命產生巨大的衝擊。
那麼如果愛因斯坦穿越到現在，會對現在量子計算的格局和發展產生什麼樣的影響呢？
這個問題很好玩，因為這會讓我們這些真正做物理的去思考：我們能夠從愛因斯坦的思維方式裏找到什麼可借鑒之處，去解決當今量子計算或者量子信息之中面臨的問題嗎？
那我們就來暢想一下吧，在我看來，如果要討論這個問題，應當想一想是哪個時代的愛因斯坦，穿越到了現代來。我個人粗略地定義了早年、中年和晚年的三個愛因斯坦，我們分別假設他們穿越到了現代，看看會對量子計算的格局造成什麼影響。
早年的愛因斯坦，大概是讀博剛結束，經過了1905年奇蹟年，提出了狹義相對論、光電效應等一系列跨時代成果的那個天才少年，那個時候愛因斯坦正在努力創立廣義相對論。此時的愛因斯坦才思最為敏捷，且是牛頓力學（或者說經典力學）的忠實粉絲，對微分幾何也有一些研究。眾所周知，在經典力學中，關於對稱性的研究是非常重要的一部分，比如哈密頓力學的辛對稱性，還有諾特定理下描述的時間反演不變性，空間平移不變性等等，而在相對論中，洛倫茲不變性（物理學方程在洛倫茲變換下保持不變）具有核心的地位。另一方面，物理體系中的幾何性質又和其拓撲性質息息相關，而拓撲性質很多時候又是受到對稱性保護的。因此，我認為，如果是早年的愛因斯坦穿越到現代，他會對拓撲量子計算產生極為濃厚的興趣，一方面量子力學和凝聚態裏新奇的對稱性會吸引他的目光，另一方面他對幾何的知識儲備在研究體系的拓撲性質時又有了用武之地，他很有可能會更加深入地思考量子體系背後的幾何，然後為找到實現拓撲量子計算的方法指出一條明路。這樣，我們可能就能更輕鬆地找到「天使粒子」，能更快地完成拓撲量子計算的硬體實現了。
中年的愛因斯坦，大概是廣義相對論被實驗驗證，功成名就，正專註於和量子力學進行論戰並且無意中為凝聚態物理做出了很多貢獻：比如提出玻色-愛因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation， BEC）、提出激光原理的那個愛因斯坦。此時的愛因斯坦如果穿越回來，我覺得他有極大的可能會在NV量子計算上做出很大的貢獻。NV色心是金剛石中的一種缺陷，通過把金剛石裏的一個碳原子C換成氮原子N再把旁邊的一個碳原子C換成空穴V製成，NV體系的激光穩定，是一個很好的單光子源，這個二能級系統也可以用來做納米級的量子計算。中年的愛因斯坦對量子力學非常排斥，他看到NV量子計算這種量子效應沒有那麼「明顯」的納米體系，一定會更容易接受，而且NV體系作為一個二能級系統，和他當年構想的激光發光的原理類似，他也會覺得很親切。如果中年的愛因斯坦穿越到現代，他可能會對NV量子計算的理論做出非常卓越的貢獻，讓NV量子計算從量子計算裏比較偏門的一個領域變成主流，並最終率先實現穩定的NV量子計算機製備，這可能也是量子計算的某種發展方向。
晚年的愛因斯坦，大概是醉心於構建大統一理論，不怎麼和外界進行學術交流，不知道量子場論和標準模型已然迅速發展，也不接受人們發現了四種基本力，發現了一大堆基本粒子的那個愛因斯坦。此時的愛因斯坦，在1935年提出了EPR佯謬，並在之後一直堅定地認為，量子糾纏是一種「鬼魅的超距作用」，不遺餘力地反對量子糾纏和量子計算。如果是晚年的愛因斯坦穿越回來，他既然無法接受世界有那麼多的基本粒子，那他應該也無法接受凝聚態裏各種「準粒子」的概念，所以應該不會去做各種實際的量子計算硬體的研究，而是轉而去思考量子計算的理論和演算法，畢竟不是總有種說法說，在大規模的量子計算機中，需要有量子糾纏才能實現指數級的加速嘛？愛因斯坦可能就會藉此機會，去深入思考量子糾纏的本質，說不定在這期間，會對量子計算的理論做出什麼突破性的貢獻，這樣我們也就能更快更好地實現量子計算機的大規模應用了。
不管怎麼說吧，我相信，如果愛因斯坦能夠穿越到現代，以他天才的大腦和驚人的物理洞察力，總會對量子計算的發展做出巨大的貢獻，甚至可能出現憑藉一己之力扭轉量子計算髮展趨勢的情況。真心希望，我們這個時代也能多走出幾個天才，讓物理髮展的更加迅速，讓我們能夠更加了解大自然。
2019年其實真的是量子計算領域具有里程碑意義的一年，谷歌團隊採用53個超導量子比特系統的進行了隨機量子電路取樣任務，聲稱實現量子霸權，要完成同樣的計算任務就算是世界上最先進的超算都要花費很長的時間。
不過之後IBM的研究人員對此提出了質疑，發文稱谷歌並未充分利用超算的存儲潛力，超算要完成同樣的計算任務比谷歌估算的時間少的多。而且相比實現量子霸權，更重要的是實現實用的量子任務。因此量子計算還在攻堅期，任重而道遠。也許此時此刻，我們真的就缺少一個愛因斯坦這樣的人物出現……
正如達摩院對量子計算的趨勢判斷那樣，接下來最重要的任務就是實現容錯量子計算以及找到有實用價值的量子計算任務。
先說前者，因為量子比特對環境很敏感，因此需要經常矯正錯誤，這就是量子糾錯，所謂容錯量子計算就是可以實現量子糾錯的量子計算。大數因子分解、搜索演算法以及一些線性代數相關的量子演算法等具有巨大影響力的演算法都是需要容錯量子計算才能實現，但是糾錯過程本身就需要大量的量子比特，因此學術界普遍認為距離實現容錯量子計算我們還有一定的距離。
對於後者，我們需要做的是找到對於經典計算機不可能完成的，並且具有實用價值的量子計算任務。值得注意的是並非只有等容錯量子計算機造出來纔可以產生實際應用，當擁有有雜訊的50-100量子比特的中型量子計算機時就有可能應用到量子化學、材料和機器學習等領域。如何在中等有雜訊的量子計算機上找到實際應用將是未來10年裏的重要任務。
想起量子計算領域大牛ChrisMonroe所說：「量子計算是一場馬拉松而不是短跑。」唉，我輩任重而道遠啊……（特別是在沒有愛因斯坦大神庇佑的前提下T-T
我想，愛因斯坦應該是與時間旅行關係最密切的科學家之一了吧？
根據廣義相對論，人們只能從他們所處的時代向後進行時間旅行，所以，如果愛因斯坦在100多年前將自己傳送到現在，他將親眼看到量子糾纏的照片：
穿越之前的愛因斯坦：「我愛因斯坦就是死，從這裡跳下去，也不相信這『幽靈般的遠距作用』！」
……
穿越之後的愛因斯坦：「（量子計算機）真香！」
2020年正值量子計算攻堅時期，不得不說，如果這時候穿越過來，愛因斯坦還真會挑時候。
雖然是設想，但為什麼愛因斯坦會對「量子糾纏」出現如此截然不同的反應呢？
這件事，要從愛因斯坦為什麼反對「量子糾纏」理論說起。
量子系統內的微觀粒子，能夠保持一種微妙的關聯，它無懼時間和空間，這種關聯可以基於最小的時間單位，也可以從地球到宇宙邊緣。
但是，有一種因素會將這種關聯打破——當這個量子系統被觀測到，那麼這個量子糾纏的關聯也會失效。失效的原因在於「被觀測到」這件事本身，而不是由於其它因素（比如說觀測者的行為）造成的幹擾。
聽上去，這種說法乍很像是《國王的新衣》裡面那件看不見的衣服，騙子說，只有笨蛋纔看不到，但是它確實存在。
「這不科學！」
沒錯，愛因斯坦也是這麼想的。
與那種「屠龍勇士變惡龍」的橋段不同，當初在宏觀高速領域顛覆了經典力學的愛因斯坦，對於新興理論一向是鼓勵而非打壓：比方說半路出家的德布羅意，他提出物質波理論時甚至還沒畢業，但愛因斯坦反手就是給他一個「點贊加擴散」。
但為什麼愛因斯坦對於「量子糾纏」卻如此苛刻？
因為根據愛因斯坦創立的相對論，光是宇宙中傳播信息速度最快的物質，而量子糾纏理論並不受時間的限制，違背了這一理論。
但是，這並不意味著愛因斯坦會因為「量子糾纏」違背了相對論而反對它：兩種處於糾纏狀態的粒子，並不一定是在傳播信息，因為如果它沒有被觀測到，那麼就只是一團並不存在的概率。
作為舊量子力學的創建者，愛因斯坦之所以反對「量子糾纏」這種詮釋，是因為它有點類似於「心靈感應」之類的玄學，喪失了物理學最寶貴的特性——唯物性。
他認為，如果「量子糾纏」真的存在，那麼一定存在一個我們看不到、觀察不到的物理世界。反過來，也就意味著，如果我們不看月亮，月亮就不存在。這推翻了基於唯物主義的現代科學。
所以，愛因斯坦認為，這其中一定存在隱藏的變數：就好比說美利堅合眾國的彩票，是一種不可預測的玄學，但如果提前有人知道了開獎號碼，對全國彩民來說，這個開獎號碼就是「隱變數」。
1965年，歐洲核子中心研究人員約翰·貝爾用實驗終結了隱變數理論——而他本人本來是支持隱變數理論的。
其後，量子糾纏終於被證實。
基於量子糾纏現象的「量子比特」，成為了量子計算機的基礎。
我們現在用的「經典比特「，要麼是0，要麼是1；而」量子比特「則不僅可以是0或1，還可以處於0和1的疊加狀態。作為對比，傳統計算機的「經典比特」一次只能處理一個數據，而量子計算機的量子比特，則可以處理處於疊加狀態的多個數據。
2013年，中國科學技術大學潘建偉院士團隊首次成功實現了量子計算機求解線性方程組，同時發現了世界上穩定度最高的量子存儲器。
2015年，IBM開發出4個量子比特的原型電路。
2019年8月，國內研發出了集成20個超導量子比特的超導量子晶元。
2019年9月，國內的達摩院量子實驗室就完成了第一個完全自主設計、製備的量子比特。
如果說，傳統計算機是「大力出奇蹟「，那麼量子計算機則完全可以做到」一力降十會「，它能夠帶來了更快的運算速度。愛因斯坦能夠驚喜地看到，對於科學方面的運算，現有最快的超級計算機需要運算幾百年的問題，Ghz時鐘頻率的量子計算機僅僅只需要10秒鐘。
某種程度上，量子計算也許能夠幫我們「預測未來「——以我們現有的計算能力，預測30天以後的天氣需要100天，但是運算出來了，時效性也已經喪失了。而量子計算可能僅僅只需要幾秒時間就能做到。
不過，量子計算機的速度取決於量子比特糾纏的數量，但數量的增長，也會帶來很多幹擾，所以在量子體系設計、加工和調控方面，我們還有很長的路要走。
當愛因斯坦來到現在，他會看到，在2019年，谷歌就已經宣佈自己達到了「量子霸權」，意思是說他們的量子計算機可以實現現有任何計算機都無法完成的任務。
他們設計了一個專門針對量子計算機的問題：對一個量子線路取樣100萬次，現有的超級計算機需要一萬年，而量子計算機只需要200秒。
這個懸殊的大比分，讓很多人不得不信服量子計算的魔力。
但IBM對此進行了「打臉」，他們說：「谷歌運行的這個任務，利用現有的計算機也完全可以完成。」
緊接著IBM就露了一手，將演算法改進了一下，使傳統計算機完成這個任務的時間從谷歌聲稱的一萬年，一下縮短到了兩天半。
現在的情況時，谷歌唱了一句「算你一萬年」，IBM馬上接上「我說過兩天來看你」。
儘管兩天半比200秒還是要長一些，但就遠遠沒有一萬年那麼誇張了。
這是不是意味著谷歌「撒謊」了呢？其實並非如此。愛因斯坦想必也能看出量子計算的潛力，即使時200秒對比兩天半，量子計算機也算是實現了「量子霸權」了，只不過沒有達到「全面碾壓」的程度。
也就是說，基於成本、穩定性等各種因素考慮，量子計算機在某些自身擅長的問題上，依然不能完全替代傳統計算機。
谷歌和IBM雙方對於「量子霸權」的爭論，為2019年量子計算領域帶來了一出好戲。
2020年，量子計算領域的競爭將變得越來越激烈，愛因斯坦會怎麼做呢？
量子比特是由光子編碼而成的，以往1個光子對應1個編碼的量子比特，但如果一味地堆砌光子的數量來提升量子比特的數量，也沒法「大力出奇蹟」。
所以，在「量子霸權」實現以後，容錯量子計算（找到因為硬體限制而導致錯誤不斷累積的解決方法，這就需要更多的量子比特來進行運算）和演示實用量子優勢（直觀表現出某類問題下量子計算機對比傳統計算機的優勢）是量子計算落地的兩大關鍵轉折點。
我想，也許愛因斯坦會找到更多辦法，讓每個光子能夠編碼更多的量子比特。現在我們可以操縱光子的偏振、路徑和軌道角動量等多種因素，來實現1個光子編碼3個量子比特，但是這可能還遠遠不夠。如果以後可以實現更多量子比特的糾纏，那麼將會是非常可觀的運算能力，在AI領域的應用，足以改進幾乎現在由於算力不足導致的所有困難。
所以，我們已經準備好了，愛因斯坦的時光機什麼時候到？我們好去「接機「！
如果愛因斯坦穿越到現在？Emmm...我特別想問下是魂穿嗎？如果是魂穿的話那就太好了，最好是能夠穿越到國內，這樣我國在量子計算機可能就要領跑全球。
哈哈 開個玩笑，我們可以暢想，但現實還是如此「殘酷」，就像咱們團隊知道量子計算這條路很難，但我們仍然會腳踏實地的，埋頭在實驗室裏苦心鑽研，爭取早日研製通用量子計算機。
這個答案有些水了~感興趣量子計算的可以過來戳頭像撩小編哦~
每每提到穿越，我們想到的都是今人穿越到古代。因為可以形成思維、文化、科技等多方面的碾壓。但倘若古人穿越到現在呢？我記得以前TVB有個劇叫《九五至尊》說的是雍正穿越到現在的故事。但那種狗血劇情，真心無法與愛因斯坦穿越到現在來得熱血與興奮。
愛因斯坦最厲害的地方在於，他都走了多少年了，他的理論才逐步逐步得以證明，他當年獲得諾貝爾獎的可不是相對論啊。而關於量子領域，眾所周知，量子力學誕生的那天起就一直飽受科學界的質疑，因為微觀量子領域所反應的諸多現象彷彿都是隨機的、沒有絲毫規律可尋的，也是無法用現有的任何科學去解釋和證明的。
比如一直被探究恐怖的雙縫干涉實驗，以及薛定諤的貓，都被我們廣為熟知。故很多人又稱量子力學是詭異學術。當時的愛因斯坦也不相信量子力學，著名的愛因斯坦諷刺——上帝是不會擲骰子的。
在他看來，宇宙應該像一個精密的儀器，無比複雜，捉摸不透，但一定是精確的。用拋骰子的方法去確認物理現象只是人在研討微觀粒子的過程當中採用的一種不得已的手腕，這是概率統計，是幫助我們更好找到精確的規律，但面前對應的真相絕不會是虛無縹緲的概率
在1919年，愛因斯坦曾寫信給玻恩說到：咱們應當對新量子論的勝利覺得慚愧。由於他們的靈感來自耶穌會的座右銘「不可讓你的左手曉得你的右手所做的事」。假如真是新量子論描寫的那樣，那麼天然天下就變得沒有確定性了。我是不相信咱們無奈精確猜測電子的活動，就證實它具備自在意志。
但是今非昔比，以現在我們所擁有的設備，實驗器材和計算儀器，你能想像如果他活到今天，會給全人類帶來多少的財富嗎？這個簡直不可估量。任何的偉人都會犯錯誤，亞裏士多德說什麼了嗎？相反，我覺得當愛因斯坦穿越過來，只會更加興奮。甚至可以幫助全人類解決更多的量子難題。
任何真正有用的東西都建立在一堆看似無用的理論基礎之上，理論與實踐本身也是相輔相成，所以如果愛因斯坦穿越到現在必然會改變世界量子計算的格局和發展趨勢，但你一定要問他會怎麼改變，改變成什麼樣子，我是真的猜不出來。科學探究本就不在一朝一夕，你說愛因斯坦穿越過來立馬改變世界我不太會信，但一定會出現更多更酷更新更讓人熱血的新理論。而這些新理論也會幫助人類，推動更多的發展。
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