22、未来数据库技术与主流数据库系统概览

未来数据库技术与主流数据库系统概览

1. 量子计算与数据库

量子物理学起源于 100 多年前，当时人们认识到能量由离散的包或量子组成。到 20 世纪 30 年代，量子物理学中许多令人难以置信的理论已被充分阐述。在著名的双缝实验中，单个光子在未被观察时似乎能同时穿过多个狭缝，光子处于多种状态的叠加。试图测量光子的路径会使它们坍缩到单一状态。光子还可以发生纠缠，即一个光子的状态可能与另一个原本无关的粒子的状态紧密相连，这就是阿尔伯特·爱因斯坦所说的“远距离的幽灵行动”。

尼尔斯·玻尔曾说：“如果量子力学没有让你深感震惊，那说明你还没有理解它。”传统的量子物理学观点认为，多个同时存在的概率直到被有意识的观察者感知时才会确定。这种哥本哈根诠释是著名的薛定谔的猫思想实验的基础，在这个实验中，猫在一个精心设计的量子装置中未被观察时同时处于死和活的状态。

量子现象对现实世界的技术有着重大影响，大多数现代电子设备都直接或间接受益于量子现象，在计算领域尤为如此。随着硅电路密度的增加，我们越来越接近量子效应占主导的“微观领域”。

20 世纪 80 年代，物理学家理查德·费曼推广了利用量子效应创建新型计算机的概念。其基本思想是利用亚原子粒子的行为作为计算的构建块。本质上，当今物理计算机的逻辑门和基于硅的构建块将被亚原子层面涉及叠加和纠缠的机制所取代。

量子计算机有望突破基于硅技术的限制，并可能彻底改变密码学。量子计算机破解现有公私钥加密方案的可能性越来越大，而量子密钥传输已经提供了一种在几百公里范围内传输证书的防篡改机制。

如果量子计算实现其理论潜力，将对所有计算领域产生巨大影响，包括数据库。以下是一些针对数据库的量子计算提案：
-