量子程序设计基础 从经典计算到量子计算

20世纪60年代至70年代，人们发现由于能量消耗,计算机芯片温度增高，极大地影响了芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。研究发现，能耗来源于计算过程中的不可逆操作，这也是由熵增定律决定的，即在一个孤立的系统中，如果没有外力做功，则其混乱度（熵）会不断增大。

如果要评选出20世纪最伟大的发明，那么电子计算机毫无疑问会是最有力的竞争者。随着将电子管更换为晶体管以及半导体技术的发展，芯片的集成度越来越高，计算能力越来越强。现在，即使如今的普通大屏幕手机的芯片也已经远不是我们当初的巨型机处理器能比拟的。

摩尔定律曾经预言单位芯片上的晶体管数量将会每18到24个月翻一番，并且性能增加一倍。摩尔定律提出后的数十年中都准确地预言了半导体工业的发展。

但是近年来，半导体工业的发展明显放缓，一方面是因为高精度光刻机的研发难度很大，另一方面是因为对于如此高密度的晶体管，散热已经成为一个很严重的问题。各大半导体厂商已经逐渐进入低于10nm节点的阶段，晶体管的尺寸已经接近于经点物理极限。这时，量子效应已经逐渐显现，它不仅会导致漏电流的问题，而且可能导致计算错误。为了解决这个问题，研究人员开发了一种新的方法，利用光子来实现量子纠缠。

（编辑：银川站长网）

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