1、量子计算：开启计算新纪元

量子计算：开启计算新纪元

1. 经典计算的现状与困境

在日常生活中，我们所接触到的计算机，如笔记本电脑、智能手机、汽车中的控制系统以及运行互联网和商业的服务器等，都属于经典计算机。这些计算机采用冯·诺伊曼架构，其概念可以追溯到20世纪40年代。

多年来，经典计算机取得了显著的发展。处理器的速度不断提升，内存容量持续增大，图形处理能力显著增强，存储容量也大幅增加。然而，经典计算机的发展并非没有极限。自20世纪60年代中期开始的摩尔定律，即处理器每两年性能提升一倍、尺寸缩小一半、能耗降低一半，如今已难以持续。

一方面，随着晶体管和电路尺寸不断缩小，我们逐渐接近原子级别，电子元件过于拥挤，会导致相邻组件相互干扰。另一方面，即使经典计算机架构在过去几十年中得到了极大的改进，但我们不能理所当然地认为它能够解决所有类型的问题。

2. 量子计算的兴起

量子计算的概念至少可以追溯到20世纪80年代，它基于量子力学原理，提供了一种全新的计算机架构。自2016年以来，数万人已经能够通过云服务使用量子计算硬件，并开始对这些新型计算机进行编程，其编程方式与经典计算机截然不同。

人们对量子计算的兴趣源于多方面。一方面是出于好奇，另一方面是受科幻电影中“量子”概念的影响。但更重要的是，我们需要思考量子计算真正的用途，以及它何时和如何改变我们的生活。

3. 量子计算的基础知识

• 量子比特 ：量子比特（qubit）是量子计算的基本单位，与经典比特（bit）不同，量子比特可以同时处于0和1的叠加态，这使得量子计算机能够同时处理多个状态，从而具有指数级的计算能