量子電腦的概念起源很早,甚至與傳統電腦發展相比也不遑多讓,大致都在1946~1949年間就奠定了基礎。只是傳統電腦因為電晶體的發明而有了穩定且長足的進步,接著應用IC半導體技術,在摩爾定律下更是不斷革新發展,才有今日資訊科技的面貌。傳統電腦是以一個電晶體來執行一個邏輯運算,就是所謂的位元(bit),目前在奈米尺度以上都很穩定可控制,但在未來必定會遭遇瓶頸,也只能做為線性有限度的運算。

量子位元不同於一般邏輯閘不是1就是0的狀態,而是一種0與1同時存在的疊加態;應用量子思維就可以解決許多現實的問題,也得以創造許多新事物。(source:IBM量子電腦實驗室)
量子位元不同於一般邏輯閘不是1就是0的狀態,而是一種0與1同時存在的疊加態;應用量子思維就可以解決許多現實的問題,也得以創造許多新事物。(source:IBM量子電腦實驗室)

至於以量子位元(qubit)來做為控制方式的量子電腦則是完全不一樣的概念,成功大學物理系特聘教授張為民在2003年11月曾經這樣定義了量子資訊科學,他認為未來的量子科技可能成為二十一世紀工業發展的核心,所謂量子科技就是如何操控單個原子,單個電子及單個光子的量子態行為註一。時至今日,量子電腦已經被具體實現甚至商業化,幾家大公司都相繼發表越來越多量子位元的量子電腦,爭相成為「量子霸權」註二。

量子位元根據量子的疊加態特性必須在極低溫下(接近絕對零度?273.15℃)才能控制。簡單來講,量子本身並非是一種粒子,而是一種概念或現象,因此量子位元不同於一般邏輯閘不是1就是0的狀態,而是一種0與1同時存在的疊加態。假設量子位元以一個球體的概念來看,透過定義與演算法來處理就有無限種0或1的狀態。量子科技除了疊加態現象外,還有量子糾纏的特性,也就是當此方的量子位元改變了狀態,另一方的量子位元也會跟著改變,這使得量子電腦與通訊更加絕對與安全。

量子電腦固然可以解決更複雜深遠的問題,科技力量也會邁入一個新境界,但是否會產生量子霸權則言之過早。反而因為有了量子概念後,可以徹底掃除二元對立的心態或思維,在此姑且稱之為「量子思維」。同樣地,不一定要用到量子電腦,應用量子思維就可以解決許多現實的問題,也得以創造許多新事物,因為量子現象是再自然普通不過的一件事,只是人們被有限的時空、執著的念頭所蒙蔽而漠視了它。

量子現象證實了宇宙一元化的概念,這個概念可以用 |α|^2+|β|^2=1 這個量子位元公式來說明,如果用佛學的概念來說則是「色不異空,空不異色;色即是空,空即是色。」從物理學上觀察電子或光子既是粒子也是波的存在,在哲學上則是心物不二的一元論,所以量子位元既是0也是1;既不是0也不是1,當然就妙用無窮。用這樣的思維來看待一切也都是相通的道理,也就是過去即未來、媒介即訊息、先天即後天、人文即科技、內即外、開即關,反之亦然。

這樣的量子疊加態現象,看似混沌不明,卻有無限可能,也是非常實際的應用科學。舉例來說,先天與後天表面上不相同,這是因為定義與計算標準而分出了先天或後天,這是一種邏輯假設,例如以人出生之前的遺傳為先天,那麼之後的種種作為就是後天;但當然也可以為了某種邏輯而定義20歲之前為先天,之後則歸於後天,不管定義如何都是非常科學的因果關係,過去的因造成現在的果,現在的果又是未來的因,先天與後天終究是一體的疊加現象。

所謂「因該果海,果徹因源。」不僅因果相互疊加,也透露了萬事萬物都受到量子糾纏的牽連,念頭一動、意識一起,新的天地隨之展開。經云:「此有故彼有,此生故彼生;此無故彼無,此滅故彼滅。」應用量子思維來破除二元對立的心態,煩惱與問題也會隨之煙消雲散。

註一:出自《自然科學簡訊第15卷第4期》─ 〈量子資訊科學:可能成為二十一世紀工業發展的核心〉一文。

註二:Intel、IBM、Google、Microsoft等都投入量子電腦研發多年,如IBM量子電腦研究室:https://youtu.be/o-FyH2A7Ed0