量子计算机不是您所想的

在过去的50年中，我们的信息技术遵循了所谓的摩尔定律（Moore's Law），该定律规定计算机功率大约每18个月翻一番。也就是说，我们希望每台新计算机和智能手机都将比以前的计算机功能更强大，并且设计更小巧，更美观。但是，这种趋势不可能永远持续下去。

一些研究人员甚至认为，随着我们在计算能力方面的进步开始趋于均衡，我们进入了该模型的最后几年。物理学家 认为，这将标志着硅谷时代的终结，如果我们不使用新材料（例如石墨烯）或引入新工具（例如量子计算机）来继续我们的进步，这可能会导致衰退。



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在我们开始量子计算之前，这里简要介绍一下普通计算机的工作原理：计算机芯片由核心模块组成，这些核心模块由逻辑元件组成，而逻辑元件又是晶体管的组合。这就是整个计算机的本质-一系列简单的步骤结合在一起以创建更复杂的过程。晶体管是像灯泡开关一样工作的电子开关。它们可以打开或关闭，以允许或阻止电流和信息。

这些简单的小组件对于我们所有的电子产品都是必需的，而且好消息是，我们制造的组件越小，它们将变得越快并且消耗的能量越少。这就是为什么晶体管现在接近单个原子的原因。
但是这个想法有一个问题。

如今您的笔记本电脑和智能手机中的数十亿个晶体管约为14纳米或更小（要想知道它有多小，想象一下人类头发的厚度约为100,000纳米）是一个非常小的数字。令人印象深刻。但是，一旦晶体管达到足够小的规模，它们就容易发生量子隧穿。

这意味着当晶体管试图阻止电子通过时，这些电子无论如何都可以简单地出现在另一侧。这导致大量的错误和噪声，从而导致较大的错误校正，进而需要更强大的处理器等等。量子计算机的想法是
在普通计算机中，信息被编码为bit，可以为1或0。您拥有的位数越多，您的信息就越复杂。

这些单位和零点可能来自打开或关闭电路中电压的计算机。量子计算机代替量子位使用量子位（可以使用光子，电子或原子核制成的量子位），量子位可以处于状态1、0或其组合。在所谓的叠加中，量子位可以在状态之间。例如，它可以是30％的单位（1）和70％的零（0）。量子位只有在被观察时才进入特定状态。

例如，这意味着虽然经典的4位只能是16种可能组合中的一种，但qubit可以同时处于所有16种组合中。

超导量子位。

换句话说，原子在磁场中向上或向下旋转。向上旋转为0，向下旋转为1。现在想象原子在旋转。同时处于多种状态的能力是叠加的核心。
如果仅观察这些量子位会改变它们并导致信息丢失，您可以想象它们有多敏感。



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我们的量子计算机的问题之一是量子效应极其敏感。热量，噪音和灰尘会导致量子位改变其叠加位置，因此必须对其进行屏蔽并保持在非常冷的温度下，有时温度仅比绝对零值（–273.16°C）高出几度。研究人员使用谐振器来查看和读取量子位的状态，因为谐振器与量子位的交互作用更加容易。

这些计算机使用的其他现象是量子纠缠和干涉。纠缠是爱因斯坦所说的著名的“远距离恐怖行动”。这是粒子之间的连接，其中一个粒子的变化将立即更改其类似物，而不管它们之间的距离有多大。

干扰是控制量子状态以放大定向到正确答案的信号并消除定向到错误答案的信号的能力，这与消除噪声的耳机如何使用给定的声波吸收传入的噪声波，仅保持静音是非常相似的。

尽管这一切听起来很有希望，但许多人相信量子计算机将找到所有问题的答案，并迎来超先进技术和未来主义的新时代。事实是，您甚至没有供个人使用的量子计算机。

它们仅在非常特定的功能（例如原子键和数据库搜索）方面比经典计算机更好。这些问题对于普通计算机而言非常复杂。从自然界中的建模过程（例如光合作用）的角度来看，我们的计算机无法做到这一点，因为自然界将其信息编码为量子力学。模拟