原標題：量子計算機有多快？

過去五十年來，標準的計算機處理器變得越來越快。然而，近年來，這種技術的局限性已經變得清晰：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。如果要繼續建造速度更快的計算機，則需要根本的改變。

未來計算速度越來越快的一個關鍵希望就是一個關鍵的領域 - 量子物理學。量子計算機預計比迄今為止信息時代發展的任何事物都要快得多。但是最近的研究表明，量子計算機會有自己的限制，但科學家提出了找出這些限制的方法。

理解的界限

對于物理學家來說，我們人類生活在所謂的“ 古典 ”世界里。大多數人把它稱為“世界”，并且直觀地理解了物理學：例如，投擲一個球，它會以一個可預測的弧線返回。

即使在更復雜的情況下，人們也往往無意識地理解事情的運作方式。大多數人主要認識到，汽車是通過在內燃機中燃燒汽油(或從電池中提取儲存的電能)來產生能量，通過齒輪和車軸傳遞到輪胎，輪胎推動汽車向前移動。

在經典物理定律下，這些過程有理論上的限制。但是他們是限制條件的：例如，我們知道一輛汽車永遠不可能比光速快。不管地球上有多少燃料，道路多好，施工方法多么強大，沒有一輛車會接近 10％的光速。

人們從來沒有真正遇到世界的實際物理極限，但它們是存在的，通過適當的研究，物理學家可以識別它們。然而，直到最近，學者們對于量子物理學也有一個相當模糊的概念，但是并不知道如何去理解它們在現實世界中的應用。

海森堡的不確定性

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

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的速度，但不能同時進行。這是一個令人不安的認識：即使從海森堡解釋他的想法的那一刻起，阿爾伯特·愛因斯坦(還有其他人)對此感到不安。認識到這個“量子不確定性”不是測量設備或工程的缺點，而是我們的大腦是如何工作的，這一點很重要。我們已經逐漸習慣了“古典世界”如何運作，“量子世界”的實際物理機制簡直超出了我們掌握的能力。

進入量子世界

如果量子世界中的某個物體從一個地方移動到另一個地方，那么研究人員就無法精確地衡量它何時離開，什么時候到達。物理學的限制在檢測它時會稍稍延遲。所以不管實際發生的速度有多快，直到稍后才會被發現。(這里的時間長度是非常小的 - 幾十億分之一秒 - 但加起來超過萬億的計算機計算。)

這種延遲有效地減慢了量子計算的潛在速度 - 它強加了我們所說的“量子速度極限”。

令每個人大吃一驚的是，我們甚至發現，有時候，意想不到的因素有時會以違反直覺的方式來加快速度。

要理解這種情況，想象一個粒子在水中移動可能是有用的：粒子在水分子移動時會取代水分子。在粒子移動之后，水分子迅速回流到原來的位置，在粒子的通道后面沒有留下痕跡。

現在想象一下，通過蜂蜜旅行相同的粒子 蜂蜜比水具有更高的粘度 - 更厚，流動更慢 - 所以蜂窩顆粒在顆粒移動之后需要更長時間才能移回。但是在量子世界中，蜂蜜的回流可以增加推動量子粒子前進的壓力。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。

設計量子計算機

隨著研究人員對量子速度極限的更多了解，這將影響量子計算機處理器的設計。正如工程師們想出如何縮小晶體管的尺寸，并將其與傳統計算機芯片更緊密地結合起來一樣，他們需要一些聰明的創新來建立盡可能快的量子系統，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法實現，就像汽車從未接近光速。而且我們并不完全了解環境中的意外元素如何能夠幫助加速量子過程。隨著基于量子物理的技術變得越來越普遍，我們需要更多地了解量子物理的局限性，以及如何設計能充分利用我們所知道的系統。返回搜狐，查看更多

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總結

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