原標(biāo)題：量子計(jì)算機(jī)有多快？

過(guò)去五十年來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)處理器變得越來(lái)越快。然而，近年來(lái)，這種技術(shù)的局限性已經(jīng)變得清晰：芯片元件只能變得非常小，并且只能在它們重疊或短路之前緊密地包裝在一起。如果要繼續(xù)建造速度更快的計(jì)算機(jī)，則需要根本的改變。

未來(lái)計(jì)算速度越來(lái)越快的一個(gè)關(guān)鍵希望就是一個(gè)關(guān)鍵的領(lǐng)域 - 量子物理學(xué)。量子計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)比迄今為止信息時(shí)代發(fā)展的任何事物都要快得多。但是最近的研究表明，量子計(jì)算機(jī)會(huì)有自己的限制，但科學(xué)家提出了找出這些限制的方法。

理解的界限

對(duì)于物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，我們?nèi)祟?lèi)生活在所謂的“ 古典 ”世界里。大多數(shù)人把它稱(chēng)為“世界”，并且直觀地理解了物理學(xué)：例如，投擲一個(gè)球，它會(huì)以一個(gè)可預(yù)測(cè)的弧線(xiàn)返回。

即使在更復(fù)雜的情況下，人們也往往無(wú)意識(shí)地理解事情的運(yùn)作方式。大多數(shù)人主要認(rèn)識(shí)到，汽車(chē)是通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)中燃燒汽油(或從電池中提取儲(chǔ)存的電能)來(lái)產(chǎn)生能量，通過(guò)齒輪和車(chē)軸傳遞到輪胎，輪胎推動(dòng)汽車(chē)向前移動(dòng)。

在經(jīng)典物理定律下，這些過(guò)程有理論上的限制。但是他們是限制條件的：例如，我們知道一輛汽車(chē)永遠(yuǎn)不可能比光速快。不管地球上有多少燃料，道路多好，施工方法多么強(qiáng)大，沒(méi)有一輛車(chē)會(huì)接近 10％的光速。

人們從來(lái)沒(méi)有真正遇到世界的實(shí)際物理極限，但它們是存在的，通過(guò)適當(dāng)?shù)难芯?#xff0c;物理學(xué)家可以識(shí)別它們。然而，直到最近，學(xué)者們對(duì)于量子物理學(xué)也有一個(gè)相當(dāng)模糊的概念，但是并不知道如何去理解它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。

海森堡的不確定性

物理學(xué)家追溯量子理論的歷史可以追溯到1927年，當(dāng)時(shí)德國(guó)物理學(xué)家海森堡指出，古典方法不適用于非常小的物體，大致上是單個(gè)原子的大小。例如，當(dāng)有人擲球時(shí)，可以很容易地確定球的位置以及移動(dòng)的速度。

但正如海森堡所表明的那樣，原子和亞原子粒子并非如此。相反，觀察者可以看到它的位置或移動(dòng)的速度，但不能同時(shí)進(jìn)行。這是一個(gè)令人不安的認(rèn)識(shí)：即使從海森堡解釋他的想法的那一刻起，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦(還有其他人)對(duì)此感到不安。認(rèn)識(shí)到這個(gè)“量子不確定性”不是測(cè)量設(shè)備或工程的缺點(diǎn)，而是我們的大腦是如何工作的，這一點(diǎn)很重要。我們已經(jīng)逐漸習(xí)慣了“古典世界”如何運(yùn)作，“量子世界”的實(shí)際物理機(jī)制簡(jiǎn)直超出了我們掌握的能力。

進(jìn)入量子世界

如果量子世界中的某個(gè)物體從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方，那么研究人員就無(wú)法精確地衡量它何時(shí)離開(kāi)，什么時(shí)候到達(dá)。物理學(xué)的限制在檢測(cè)它時(shí)會(huì)稍稍延遲。所以不管實(shí)際發(fā)生的速度有多快，直到稍后才會(huì)被發(fā)現(xiàn)。(這里的時(shí)間長(zhǎng)度是非常小的 - 幾十億分之一秒 - 但加起來(lái)超過(guò)萬(wàn)億的計(jì)算機(jī)計(jì)算。)

這種延遲有效地減慢了量子計(jì)算的潛在速度 - 它強(qiáng)加了我們所說(shuō)的“量子速度極限”。

令每個(gè)人大吃一驚的是，我們甚至發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候，意想不到的因素有時(shí)會(huì)以違反直覺(jué)的方式來(lái)加快速度。

要理解這種情況，想象一個(gè)粒子在水中移動(dòng)可能是有用的：粒子在水分子移動(dòng)時(shí)會(huì)取代水分子。在粒子移動(dòng)之后，水分子迅速回流到原來(lái)的位置，在粒子的通道后面沒(méi)有留下痕跡。

現(xiàn)在想象一下，通過(guò)蜂蜜旅行相同的粒子 蜂蜜比水具有更高的粘度 - 更厚，流動(dòng)更慢 - 所以蜂窩顆粒在顆粒移動(dòng)之后需要更長(zhǎng)時(shí)間才能移回。但是在量子世界中，蜂蜜的回流可以增加推動(dòng)量子粒子前進(jìn)的壓力。這種額外的加速可以使量子粒子的速度極限不同于觀察者可能期望的速度極限。

設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī)

隨著研究人員對(duì)量子速度極限的更多了解，這將影響量子計(jì)算機(jī)處理器的設(shè)計(jì)。正如工程師們想出如何縮小晶體管的尺寸，并將其與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片更緊密地結(jié)合起來(lái)一樣，他們需要一些聰明的創(chuàng)新來(lái)建立盡可能快的量子系統(tǒng)，盡可能接近極限速度。

目前尚不清楚量子限速是否如此之高以至于無(wú)法實(shí)現(xiàn)，就像汽車(chē)從未接近光速。而且我們并不完全了解環(huán)境中的意外元素如何能夠幫助加速量子過(guò)程。隨著基于量子物理的技術(shù)變得越來(lái)越普遍，我們需要更多地了解量子物理的局限性，以及如何設(shè)計(jì)能充分利用我們所知道的系統(tǒng)。返回搜狐，查看更多

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的量子计算机能让科技发展有多快,量子计算机有多快？的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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