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2021-09-16阅读(16929)

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2021-09-16阅读(5880)

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2021-09-16阅读(4798)

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2021-09-16阅读(3457)

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2021-09-16阅读(5310)

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2021-09-16阅读(3793)

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2021-09-16阅读(3411)

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2021-09-15阅读(2940)

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2021-09-15阅读(2212)

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2021-09-15阅读(4016)

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量子计算机前景 量子计算机的未来发展前景

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量子计算机有着强大的性能,以及经典计算机无可比拟的优势,假以时日,它必然会改变世界。
?薛 鹏中国工程物理研究院北京计算科学研究中心教授

大家好,我是薛鹏,来自北京计算科学研究中心,从事量子信息方面的研究工作。今天我想向大家介绍一下神奇的量子计算机。

为什么我们需要量子计算机?

可能有人会好奇,为什么要研究量子计算机?难道是现在所使用的经典计算机不够好吗?

在回答这个问题之前,我先讲一下经典计算机。经典计算机可以说是人类历史上的最伟大的发明之一,给我们的生产生活带来了无穷的便利。现在已经很难想象没有计算机的生活会是什么样子。

但是人类的欲望是永无止境的,我们永远都在追求更高、更快、更强,我们对于计算机处理信息速度的追求也是永无止境的。

而经典计算机处理信息的速度,依赖于微处理器芯片集成度的提高。那么,经典计算机处理信息的速度会像所希望的那样持续不断地提高吗?

我们先来看一个经验公式,这是英特尔公司创始人之一戈登・摩尔(Gordon Moore)提出来的著名的摩尔定律,它指出微处理器芯片的集成度随着时间是呈指数增长的。

逼近物理极限的摩尔定律

从上图中可以看出,从1900年到2020年这120年间,微处理器芯片集成度的发展基本上都符合摩尔定律。

那么,这个趋势会持续不断地增长下去吗?答案当然是否定的。因为它最终会达到它的物理极限。因此可以说,经典计算机的运算速度,或者说处理信息的速度是有上限的,它会受到以下两个问题的限制。

第一个就是热耗散效应。

经典计算机处理信息的过程是不可逆的。比如在使用手机或者电脑一段时间后,它会发热,因为信息处理的过程当中电能会转换成热能,然后向大气中耗散。这个过程是不可逆的,我们不能把空间当中的热能再重新收集起来转换成电能,就导致了热耗散效应。

而材料的散热速度是有上限的,所以也就限制了元件的集成度,从而限制了经典计算机处理信息的速度。

要想解决这个问题,有两种方法。一种是从材料入手:去寻找新的散热速度更好的材料,但这是一种治标不治本的方法。?

那么有没有治本的方法?其实也是有的。我们可以去寻找一种新的信息处理的方式:这种信息处理的方式如果是可逆的,就可以从发热的根源上解决这一问题了。

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