量子计算这个梦 是如何一步步照进现实的

16世纪以来,世界科学技术有大约五次革命的变化，包括两次科学革命和三次技术革命。第一次科学革命以经典力学为代表，在伽利略和很多科学家的基础之上，实现了自然科学的第一次大综合，成为之后的两次工业革命的理论基础。

从此，人类进入了一个崭新的时代——信息时代。当量子力学被应用到固体等复杂体系时，它解释了材料为何有导体、半导体和绝缘体之分，并提出了半导体二极管、三极管等概念，后来发展为集成电路，成为现代电子计算机的技术基础。

费曼不仅对量子理论贡献巨大，还是提出量子计算设想的第一人。那是1981年，物理学家爱德华·弗雷德金组织了一次“物理与计算”会议，费曼应邀作了“用计算机模拟物理”的报告。

经典计算机是否能够有效地模拟量子系统？答案是否定的，因为计算量将随着系统的增大（微观粒子数的增加）而指数式增加。如果从微观世界的规律开始计算，由于研究对象包含的粒子数非常大，经典计算机的计算能力已经不能胜任这项工作。

量子力学里的波函数坍缩，在这里叫“退相干”现象。退相干使得量子系统回到经典状态，叠加态坍缩到固定的本征态，粒子之间不再互相纠缠。退相干如果发生在计算过程中，就会影响运算结果，使量子计算出现错误，这种过高的错误率已经极大程度上地严重的阻碍了低功耗量子计算的商业化实现。

因此，为了避免很相干，使量子计算系统能维持独立运算能力，我们需要把量子计算系统与环境隔离开（至今也没有最好的解决办法）。这样一来，就可以避免量子计算系统的性能下降，同时保证系统的安全性。

（编辑：银川站长网）

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