25、量子电影与量子计算：探索科学与艺术的交融

量子电影与量子计算：探索科学与艺术的交融

量子计算的发展根基

量子计算的发展源于对量子物理学的全新诠释。约翰·阿奇博尔德·惠勒提出的“万物源于比特”学说，将信息、物理和量子现象联系起来，认为所有物理事物本质上都源于信息理论。克劳德·香农的通信协议指出信息是负熵，其通信过程模型定义了惠勒的信息范式，进而催生了量子信息和量子信息科学这一新学科，用于研究量子计算机的工作原理。

传统计算机使用基于二进制的比特作为信息单位，只有“开”和“关”两种状态；而量子计算机使用量子比特（qubit），引入了“开”和“关”同时存在的新状态，从而有三种状态，能实现更高的数据传输量。然而，当前量子计算机面临的问题是，量子机器需要在接近绝对零度（-273.05°C）的极低温环境下为多个量子比特生成控制信号。目前世界上最大的量子计算机仅能处理约50个量子比特，而开发能控制数千个量子比特的低温芯片控制平台是量子计算规模化的下一步关键。谷歌预测，到本世纪末将出现第一台无误差的量子计算机。

量子电影——数字愿景

线性代数是量子计算的数学语言，由赫尔曼·格拉斯曼发展的高维向量空间来表示。他不仅受父亲（一位晶体学家）的启发，还受到古印度哲学中“因陀罗之网”概念的影响。那么，如何想象嵌入高维空间连续体中的一维向量的复杂网络呢？

这一关于高等数学可视化和量子现象想象的问题，正是跨学科科学艺术研究项目“量子电影——数字愿景（2010 - 2013）”的任务。该项目由奥地利杰出物理学家赫尔穆特·劳赫指导，他首次证明了中子自旋的4π值。他认为我们可能将物理世界理解为干涉图案。

量子电影项目旨在开发用于感知量子现象的视觉工具。计算机动画是克服投影几何的理想媒介，而数字