原标题：量子计算机有多快？

过去五十年来，标准的计算机处理器变得越来越快。然而，近年来，这种技术的局限性已经变得清晰：芯片元件只能变得非常小，并且只能在它们重叠或短路之前紧密地包装在一起。如果要继续建造速度更快的计算机，则需要根本的改变。

未来计算速度越来越快的一个关键希望就是一个关键的领域 - 量子物理学。量子计算机预计比迄今为止信息时代发展的任何事物都要快得多。但是最近的研究表明，量子计算机会有自己的限制，但科学家提出了找出这些限制的方法。

理解的界限

对于物理学家来说，我们人类生活在所谓的“ 古典 ”世界里。大多数人把它称为“世界”，并且直观地理解了物理学：例如，投掷一个球，它会以一个可预测的弧线返回。

即使在更复杂的情况下，人们也往往无意识地理解事情的运作方式。大多数人主要认识到，汽车是通过在内燃机中燃烧汽油(或从电池中提取储存的电能)来产生能量，通过齿轮和车轴传递到轮胎，轮胎推动汽车向前移动。

在经典物理定律下，这些过程有理论上的限制。但是他们是限制条件的：例如，我们知道一辆汽车永远不可能比光速快。不管地球上有多少燃料，道路多好，施工方法多么强大，没有一辆车会接近 10％的光速。

人们从来没有真正遇到世界的实际物理极限，但它们是存在的，通过适当的研究，物理学家可以识别它们。然而，直到最近，学者们对于量子物理学也有一个相当模糊的概念，但是并不知道如何去理解它们在现实世界中的应用。

海森堡的不确定性

物理学家追溯量子理论的历史可以追溯到1927年，当时德国物理学家海森堡指出，古典方法不适用于非常小的物体，大致上是单个原子的大小。例如，当有人掷球时，可以很容易地确定球的位置以及移动的速度。

但正如海森堡所表明的那样，原子和亚原子粒子并非如此。相反，观察者可以看到它的位置或移动的速度，但不能同时进行。这是一个令人不安的认识：即使从海森堡解释他的想法的那一刻起，阿尔伯特·爱因斯坦(还有其他人)对此感到不安。认识到这个“量子不确定性”不是测量设备或工程的缺点，而是我们的大脑是如何工作的，这一点很重要。我们已经逐渐习惯了“古典世界”如何运作，“量子世界”的实际物理机制简直超出了我们掌握的能力。

进入量子世界

如果量子世界中的某个物体从一个地方移动到另一个地方，那么研究人员就无法精确地衡量它何时离开，什么时候到达。物理学的限制在检测它时会稍稍延迟。所以不管实际发生的速度有多快，直到稍后才会被发现。(这里的时间长度是非常小的 - 几十亿分之一秒 - 但加起来超过万亿的计算机计算。)

这种延迟有效地减慢了量子计算的潜在速度 - 它强加了我们所说的“量子速度极限”。

令每个人大吃一惊的是，我们甚至发现，有时候，意想不到的因素有时会以违反直觉的方式来加快速度。

要理解这种情况，想象一个粒子在水中移动可能是有用的：粒子在水分子移动时会取代水分子。在粒子移动之后，水分子迅速回流到原来的位置，在粒子的通道后面没有留下痕迹。

现在想象一下，通过蜂蜜旅行相同的粒子 蜂蜜比水具有更高的粘度 - 更厚，流动更慢 - 所以蜂窝颗粒在颗粒移动之后需要更长时间才能移回。但是在量子世界中，蜂蜜的回流可以增加推动量子粒子前进的压力。这种额外的加速可以使量子粒子的速度极限不同于观察者可能期望的速度极限。

设计量子计算机

随着研究人员对量子速度极限的更多了解，这将影响量子计算机处理器的设计。正如工程师们想出如何缩小晶体管的尺寸，并将其与传统计算机芯片更紧密地结合起来一样，他们需要一些聪明的创新来建立尽可能快的量子系统，尽可能接近极限速度。

目前尚不清楚量子限速是否如此之高以至于无法实现，就像汽车从未接近光速。而且我们并不完全了解环境中的意外元素如何能够帮助加速量子过程。随着基于量子物理的技术变得越来越普遍，我们需要更多地了解量子物理的局限性，以及如何设计能充分利用我们所知道的系统。返回搜狐，查看更多

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