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刀剑神域×魔法科高校的劣等生 VSⅡ
电击文库
作者：川原砾
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翻译：Chinyu°
图源:@传说の自由
协力：@wangyitong1996@咲Yura
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译者信息：
听川原讲量子，司波达也乱入。
物理不好，渣翻。第一次翻小说，有错误欢迎指正。
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1.
“呐，哥哥，量子计算机是什么？”
——高中一年级，并不擅长数学和物理，就连对诺依曼型计算机的结构都没有大致了解的妹妹向我提出了这样的问题。立刻就能流利地说出准确答案的哥哥，这世界上真的存在吗？
至少我可不是那种超级兄长大人（吐槽：在说司波大爷吧233），一边让刚才用叉子插进的蚕豆停在桌子上，支支吾吾了一会。
“唔——————嗯。”
接着，妹妹就露出了一副从心底感到抱歉的表情，稍微缩了缩脖子。
“啊，抱歉，就算是哥哥也有不知道的事情呢。不能总是问这问那，偶尔也要自己去查一下呢。”
被那么说了的话，就不能坦率地撤离了，这就是所谓“哥哥”一职的难处。让蚕豆继续悬空着，我清了清喉咙。
“那个，嘛，那么就大致给你说明一下吧。”
“嗯！”
重重地点了点头，我的妹妹桐之谷直叶浮现出了纯真的笑容。
因为身为电子系列资讯杂志编辑的母亲基本上不会准时起床，在周末由我和直叶两个人吃掉三人分的早餐已经成为了惯例。今天的菜单是，淋上罐装白酱的简易意式烩饭、罗曼莴苣花椰菜蚕豆沙拉、含有鲜蓝莓的酸奶，还有加了很多牛奶的奶咖。
【注：Risotto，意大利式肉汁烩饭，源于米兰。大米里放入切碎的洋葱，和肉汤、葡萄酒一起煮，并加入番红花和干酪、鱼贝类等调制而成。
ロメインレタス，萝蔓莴苣，又名长叶莴苣、萝蔓、萝美生菜，是一种莴苣属蔬菜。萝蔓莴苣是凯撒沙拉的主要材料之一。】
大口吞下右手中的蚕豆之后，我尽量先从基础开始说起。
“那个……首先，关于量子是什么的问题……”
“那种程度我还是知道的啦——。是基本粒子对吧？像是原子啊、电子之类的。”
对于马上一脸自豪地回话的直叶，我毫不犹豫地指出了她的错误。
“哔哔——。你犯了两处错。”
“诶，哪里啊？”
“首先，原子不是基本粒子哦。原子是由质子、中子和电子构成的。”
“那么，这三个是基本粒子？”
“哔哔哔——。虽然以前的课本上似乎是这样写的，但是那三个当中，现在还留在基本粒子的位置上的只有电子。现在知道了质子和中子是由更小的、叫作‘夸克’的粒子构成的。也就是说，夸克才是基本粒子。”
仅限于现在就是了，我在内心加了一句后，指出了第二个错误。
“还有，基本粒子不等于量子哦。”
“哈啊……？”
“可以说基本粒子是指向‘存在’的词语，而量子是指向‘状态’的词语吧……”
“哈啊啊……？”
因为此时直叶的头顶上早已浮出了小型的问号，我赶紧解释道。
“就、就是说，基本粒子是‘物质’的最小单位，量子是‘物理量’的最小单位……”
直叶心中的疑惑变成了中型问号。在这种地方受阻的话，就没法达到量子计算机的话题了。
“我、我知道了，打个比方来说明吧。这个意式烩饭，大概有200……不，300千卡吧。”
听到我这么说，直叶露出有些不悦的神情，点了点头。
“那么，如果这个烩饭的大米中的一粒当做是绝对不能再分解的基本粒子，从这里只取出0.001千卡……也就是1卡路呢？”
“诶，那样不行的吧。我记得，一个茶杯的米大概有3000粒，就算有这么多，把一粒米，300除以3000是0.1千卡……100卡路里，对吧？想要取出1卡路里的话，就要把大米分成100份呢。”
“但是，因为是基本粒子，所以不能那么做。就是说，这道烩饭的一粒大米的卡路里、不，能量……只能用每隔100卡的数值来表示。这个能量的最小值，就可以考虑成量子的概念。”
“唔嗯……好像明白了，又好像没懂……”
直叶依然一脸迷茫，因为不知道她要在这里纠结多久，我打算说下去。
“嘛，实际上米粒之类的东西无论多少都可以分割，但是如果是电能的话，因为最小的单位是电子，所以不能再继续分割，这种情况下的电子就是量子。
光能也有最小单位，叫作光子，这也是量子。也就是说，所谓的量子，就是注重基本粒子的‘无法继续分割’这一性质的叫法……可以这么说吧。”
“唔唔。”
这次总算明白了一样，直叶用勺子舀起烩饭的一颗米粒，小口咽下。
“那么，量子不是物质，而是单位吗？”
虽然感觉被这么问的话，不能就那样作肯定的回答。但是细节就放在一边吧！于是我点点头。
“嗯，嘛，现在就那么认为就可以了。这下总算回到最初的话题了……所谓的量子计算机，直接来说，就是使用量子的计算机！”
锵锵，我一边在脑内响起夸张的音效，一边说完。想着总算顺利地结束了，用牛奶咖啡润了一下喉咙。但是。
“我——说——啊！那种事谁都知道吧！就好像被人问‘切返五则’是什么，回答说‘就是反击时的五条规定哦’一样嘛！”
【注：切り返し五则，剑道术语，进行反击时需要遵守的五条规定。①幅度要大,动作要正确②保持正确的距离③左拳总是保持在身体中心线上，不要用右手打击④不要弯曲身体借力、猛打⑤打左右面时要利用竹刀的反弹力】
被小直大人这样回了话，参加剑道部的妹妹一副认真的表情。我记得“切返五则”是剑道术语吧……但更深层次的东西就不知道了。
“……对、对不起。那么，我们继续……”
“好吧，饶恕你了。”
【注：直叶这里说的是「苦しゅうない」，一般是身份高贵的人对下面人说的】
“…………”
为了补充能量，被一大勺加了奶酪的奶油烩饭塞得脸颊鼓起之后，就要向着更大的难题探讨了。首先，果然还是从这里开始吧。
“那——个，直叶小姐。关于我们平常使用的，也就是诺依曼型计算机，有必要进行说明吗……？”
“那是什么？”
“看起来有必要呢。”
下定了会花很长时间的觉悟，我又清了一下喉咙。
“嗯……嘛，简单地说，诺依曼型计算机只有0和1两个数字……也就是通过二进制来运行的。一组用0和1来表示的情报是1比特，八组这样的就是8比特。最先进的128位CPU一次可以处理128组二进制数据。”
“嗯……。那很厉害吗？”
“很厉害啊！1比特表示的数字只有0和1两种。2比特的话就是00、01、10、11四种，换算成十进制就是1、2、3、4。那么，4比特的话有几种呢？”
“8……不对！那个……2比特是四种，3比特是八种，那么4比特是十六种？”
“噢噢，回答正确，也就是说，4位CPU能够处理的数据是0到15。”
“呼嗯。那个比特，如果很大的话会有什么好事吗？”
被她严肃地那么问，我一时答不上来。那当然是有很多好处，但是要举出能让直叶理解的例子的话……。
“那个，比如说，过去的32位操作系统，最大只能使用4GB的存储器。如果是64位操作系统的话，理论上可以使用16EB……顺便一提，16EB大约是172亿GB……”
“诶——过去的笔记本电脑的内存只有4GB吗？AmuSphere是它的好几倍呢。”
“看、看吧，比特增加的话就会有好事吧？”
看起来总算是让她明白了，我喝了一口奶咖，继续回到刚才的话题。
“……那么再问一次，128比特能够处理的数据有几种呢？”
“嗯嗯……因、因为是次方倍，5比特是三十二种，6比特是六十四种，7比特是128种，8比特是256种……这种心算根本算不到128嘛！”
“嗯，我也讨厌。也就是说2的128次方，那——个”
毕竟还是没法心算出那么大的数字，所以我试着用一直放在桌上的携带终端检索了起来。
“那个……340282366920938211456种。39位数吗……这个，如果换成汉字数字的最大单位是多少……？个十百千万……”
“谁知道啦，天文数字就好了吧！说起来……如果现在的计算机就能够计算那么不得了的数字，就不需要什么量子计算机了吧！”
全世界的科学家们正在拼命研究的梦幻机器，就这样被妹妹痛快地否决了，我慌慌张张地补充道。
“等、等一下等一下。就算是那么厉害的128位CPU，也有无法解决的问题啊。”
“……是什么？”
“比如说，分解质因数。”
听到这话的直叶，露出了在说“什么嘛”一样的表情。
“那种东西在初中就学过了。把整数用质数的积来表示对吧？我不记得这很费劲啊。”
“哦，真敢说呢。那么，试着分解一下33？”（吐槽：原文是「33を素因数分解してみ？」，川原又漏字了）
“那个……没法用2除、用3除是11……也是质数，这就结束了呢。答案是3×11。”
“回答正确。那么……”
我快速地敲击着手边的终端，出了题目。
“如果把7663分解质因数呢？”
“诶！？”
直叶发出了微妙的声音，皱眉思考了一会之后，开始摆弄自己的携带终端。
“3……没法除尽，5当然也不行，7……也不行吗，11也不行，13也不行，那个，下一个质数是几来着……”
“你看，不容易吧？顺便一提这个问题的答案是79×97。出题倒是很轻松呢，把两个大一点的质数乘起来就行了。”
“呜——还是想不通啊……。啊，但是，如果用计算机的话，刚才的计算什么的就只需要一瞬间吧？把7663，依次用质数相除，只要轮到79就能算出来了。”
“嗯，是啊。那种程度的数字的话零点几秒都用不上哦。但是，质数是无穷的。随着数字的位数越来越大，分解花费的时间也呈指数函数增长。我们平时在网络上用的‘RSA算法’也利用了质因数分解，但是现在使用的2048比特……也就是617位数的加密键的质因素分解，如果想要用诺依曼型计算机来计算的话，即使用世界最快级别的电脑，也要花上十几年呢。”
“十、十几年！？……那么说，小结衣也要用那么久吗？”
一听到直叶这么说，虽然这里是现实世界，我也还是立刻环顾了一下四周。
幸好，像是没有被爱女——经验累积型AI结衣听到一样，我轻抚胸口，松了一口气。
【注：积累经验AI，Top-down AI，以自上而下为思想架构出的AI，学习主要靠资料灌输和模仿回应。与之对应的是自律学习型AI（Bottom-Up AI），就是A.L.I.C.E。】
“我说啊，那个可不能对结衣说！那家伙的话肯定会说出‘我要试试看！’之类的话，说不定十几年都回不来了啊。”
“啊哈哈，有可能。”
看着大笑的直叶，我叹了口气。把量子化奶油烩饭送进口中，在咀嚼的过程中整理思绪。
“所以说，嘛，现在的计算机也有不足之处。——但是，量子计算机的话，说不定……能够在瞬间内对很大的数字进行质因数分解。那意味着，现在全世界使用的、被认为是绝对安全的密码也能被迅速破解。”
“呼嗯……那么，为什么量子计算机能够迅速地分解呢？”
没想到这个也要说明，我闭上了眼睛。老实说，关于所谓的量子计算机到底是啥，我也没有正确理解了的自信。
【注：原文是「量子コンピューターとは何ぞや」，ぞや是关西方言（大阪话），在相当于标准语中的だ。】
但是如果在这里放弃的话，至今的奋斗就白费了，所以我打算尝试无谋的挑战。
“那个，关于量子，一开始就说明过了。”
“嗯。就是无法继续分割的粒子吧。”
“……嘛，嘛，是的。因为量子极其微小，所以可以引起很多奇妙的现象。其中之一就是‘叠加状态’……比如，想要把一个原子关进小箱子，但是那个原子不知道是在左转还是右转地旋转着，直到观测都没法确定。不是没法知道，而是没法确定。因为是左转和右转两个方向的自旋叠加的状态。”
【注：スピン，自旋，量子力学上的基本粒子或系，与其做轨道运动所成的角动量有别的固有的角动量。】
“哈？”
眼神似乎在说“这个人在说什么啊”，直叶开口了。
“那不是明摆着是哪个方向吗！打开箱子看看的话一下子就知道了吧！”
“且慢，因为原子非常小，打开箱子的话，因为振动之类的原因，有时会改变它的旋转。直接地说，现在无法造出纯理论研究的量子计算机，很大程度上是因为难以准确地测定原子……也就是量子的状态。”
“呼嗯……”
虽然还是一副难以理解的神情，直叶点了点头。
“……那，原子的旋转重叠的话，会有什么好事发生吗？”
“会。比如，如果说右旋转的状态是0，左旋转的状态是1，一个原子带有1比特的信息……自旋叠加就产生了既不是0也不是1的状态。这些虽然叫作量子比特啊库比特什么的，重要的是，相对于现有计算机基本上一次只能计算一个数字，使用量子比特的量子计算机一次可以计算很多数字。因为是叠加着的。”
“哈啊啊——？”
“我很理解想这样说的小直的心情。但是现在就先把那种疑问给我吞下去！”
嘴里正好塞满蚕豆的直叶，好几次用难以形容的表情停下咀嚼，但是最终还是咕嘟咕嘟地把蚕豆咽了下去。
“好，从你理解的地方继续了哦。……那么，把那个向左向右旋转着的原子，当成2048台并排的量子计算机。然后，输入刚才说的2048比特……也就是617位数的天文数字，进行质因数分解。接着计算机以除法叠加状态，把所有可能的质数都试一遍，一下就解决了现有的计算机需要花费几十年的计算。怎么样，厉害吧！”
我想靠体力设法挺过去，直叶用向上看的目光盯着我看，说了一句毫不留情的话。
（原文是「力技」，大概手滑打过字了，应该是「力業」，指体力劳动、借助强大的力量。）
“哥哥，抱歉。我完全没听懂你后半部分在说什么。”
