量子信息技术近年来接连取得突破，它会是下一代技术革命的领头羊吗？加州大学圣地亚哥分校助理教授尤亦庄，从量子擦除实验，表明了量子纠缠可以影响因果关系，甚至改变时间的流向，并讨论了量子与智能之间的关系。
本文主要探讨在过去二十年的进展，尤其是过去一年的量子力学领域的进展，以及未来可能的进展。过去一年中，有两个关键字，量子引力和人工智能。在这一年，Google 宣布成功实现量子霸权，人类首次看到黑洞。
什么是量子力学？1807年，托马斯-杨通过双缝干涉实验最早发现了光的干涉效应。他让一束光经过可以打开或关闭的双缝通过打到屏幕上。有趣的是，如果只打开双缝一边，会再看到一个光斑，但如果一起打开两个缝，看到的不是一个更大的光斑，而是很多细长的干涉条纹。光的这种行为体现了它的波动性，就像水波一样，当光通过双缝打到屏幕上，光的波发生叠加。
有些地方通过叠加有增益，叫做相涨干涉，呈现亮条纹，有些地方则会相消呈现暗条纹。后来人们发明了麦克斯韦电磁学方程来描述电磁波的波动特性。
光子如何同时具有波动性和粒子性？后来人们发现光还有粒子性，光子具有不可分割的特性。那么光子如何同时具有波动性和粒子性呢？1973年，人们在实验中将光子逐个打向屏幕，单个光子打击在屏幕上只有一个亮点，但当光子数量积累起来，形成统计，就形成了明暗条纹的图案。
后来人们通过路径积分理解了这个过程，当粒子在空间中运动时，会“遍历”所有可能的从左右狭缝经过的路径。每条路径都携带一个概率幅，概率幅的叠加决定了最后的亮度。所以当人们关闭一个狭缝去观察的时候，就关闭了一半路径，就不会有与双缝对应的干涉条纹了。这好像在说，当人们得知光从哪条路径走的这个“知识”，导致了不会发生干涉，或者说引起了波函数的塌缩。
那么这种量子力学的过程是否和观测者的存在，或者说意识和智能相关呢？现在大家趋向于认为不是。
这一点可以通过设计实验来揭示，我们先让光的干涉先发生并将衍射图样打到屏幕上，再决定要不要测量从哪个缝走。具体来说，这个实验用蓝色激光器打出一个光子，蓝色光子透过 A 或 B 双缝打到晶体（非线性原件）后分裂为两束红光，A1, A2 或 B1，B2。
让 A2 和 B2 在真空中自由传播，等到 A1 和 B1 在屏幕中成像再决定是否通过探测器观察 A2 和 B2。人们发现屏幕上的干涉条纹消失。似乎光子知道人们有能力观测此光子通过哪个狭缝。所以，干涉和观测者没有必然关系，退相干的本质是因为量子纠缠的客观性造成的。
科学家们可以通过量子计算机实现上面的量子查询和量子扩散，这个算法在两个实验中都被验证了可行性。
2019年1月 Google 发布的量子计算机已经可以实现 53 比特的量子计算机，这个意味着什么呢？以 Grover 算法搜索 53 个比特的态空间的搜索为例，它可以在 2^53 个（大约一亿亿）状态的空间进行搜索，会有将近一亿倍的加速。但是我们也要注意，这在这个量子计算机上，Google 没有实现 Grover 算法，而是去做了 Quantum Sampling 这样比较初步的实验。
目前这台机器是否能在容错率约束下实现这些实际的算法还需要进一步研究。
量子纠缠与黑洞。2019年新视野号天文望远镜利用整个地球的直径作为望远镜的大小，拍下了黑洞的第一张照片。黑洞可以用来作为哈希存储。假设你把一个红色日记本丢到黑洞中，期待它永远消失在宇宙中，不被人发现。而且按照通常的理解，丢进黑洞的物体是出不来的，所以日记自然也不会出来。
黑洞虽然不会把日记本吐出来，但是会有霍金辐射，霍金辐射出来的信息是日记的一种哈希编码。比如原先红色日记本书写的是“集智新年快乐”，辐射出来的可能只是一堆乱码，那么其实还是没有办法解读日记的信息。如果我们有一对纠缠的黑洞，那就不一样了。假设我们有两个互相纠缠的黑洞A和B，我们先将红色日记本扔到黑洞A里面，黑洞 A 放出霍金辐射（“红色”）。
在实验室中生成一对纠缠的白色日记本，把其中一本扔进黑洞 B 里面，B 也会发出一些霍金辐射（“绿色”）。因为往 A 和 B 里面扔的物体不一样，发出来的辐射也不一样（“红色”和“绿色”），我们可以收集这些“红色”和“绿色”标记的霍金辐射，把它们放进量子搜索算法中。通过迭代，搜索其中的“红色”的成分，使其概率变大，同时也会把“绿色”辐射变成“红色”辐射。
由于量子纠缠的存在，白色笔记本会逐渐慢慢变成红色笔记本，仿佛丢进 A 中的笔记本从 B 中出来了。