1、量子计算：从经典物理局限到量子力学发展

量子计算：从经典物理局限到量子力学发展

1. 量子计算的兴起与需求

在当今时代，信息科学和技术在我们的日常生活中扮演着至关重要的角色，从 iPhone 到云服务器，各种设备都依赖信息的存储、移动、分析和保护。全球电子设备所产生的信息总量已经超过了泽字节（1 后面跟 21 个零），我们似乎正在生产和传播超出自身处理能力的知识，这也激发了我们收集、分享信息以及解决难题的热情。

然而，当前的信息技术仍然无法解决一些重要问题。例如，为治疗疾病（如癌症）建模并找到药物解决方案是一个计算难题，因为现有的超级计算机无法计算复杂分子的能量状态，更不用说搜索所有可能的变体来找到解决方案。另一个难题是天气预报，虽然可以准确预测飓风的路径，但由于天气条件不断变化，获取解决方案需要很长时间，而我们需要在飓风来临之前得到答案。

量子计算作为一个蓬勃发展的多学科领域，涵盖了物理学、工程学、计算机科学和数学等多个方面。它以“量子”命名，从根本上植根于量子力学和线性代数的数学框架。许多科技公司正在投资量子计算，因为它有潜力解决这些难题。随着这项技术的成熟，培养一支熟练的专业人才队伍对于其发展至关重要。量子计算领域具有多学科性，需要物理学家、数学家、工程师、计算机科学家、化学家、经济学家和商业领袖等各方面的专业知识。

2. 经典物理学的局限性

2.1 经典物理学的发展历程

物理学的起源可以追溯到哲学领域，早期哲学家们试图以理性而非宗教或神话的方式理解自然。许多哲学概念在古希腊时期就已出现，如赫拉克利特、留基伯和德谟克利特在公元前 500 年左右提出了“宇宙法则”和原子论。在古典时期（公元前 500 - 400 年），亚里士多德试图解释运动的发生，