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难以克服的量子计算环境限制

【摘要】:尽管量子计算是未来的方向,但目前仍有许多问题亟待解决。首要的就是“退相干”现象,即量子比特与环境之间的相互作用,会导致量子行为衰减甚至最终消失。虽然量子算法可以纠正一部分错误,但是可能需要数千个标准量子比特才能创建一个高度可靠的“逻辑”量子比特。到目前为止,研究人员还无法构造超过128个标准量子比特的计算机。

尽管量子计算是未来的方向,但目前仍有许多问题亟待解决。

首要的就是“退相干”现象,即量子比特环境之间的相互作用,会导致量子行为衰减甚至最终消失。由于量子系统本身极度脆弱,在实验室中,一些微小的干扰都会给系统带来破坏,使得量子芯片只能在真空中封装,避免接触空气中的气体分子、灰尘和声音等,这是对技术和后期维护的巨大考验。

虽然量子算法可以纠正一部分错误,但是可能需要数千个标准量子比特才能创建一个高度可靠的“逻辑”量子比特。到目前为止,研究人员还无法构造超过128个标准量子比特的计算机。

此外,量子芯片的运行温度在-270℃,再加上目前的量子计算机需要大量传统设备支持,不断反复部署测试,因此费用高昂。这让实现量子计算规模化应用成为一座难以跨越的大山。

无论如何,作为一种更高维度的计算技术,量子计算对经典计算机的降维打击已不可避免。这就好比2000年前,古代中国人发明了珠算替代了结绳记事。1642年,法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置,制成了最早的十进制加法器,替代了珠算这种人工算数方式。1946年,美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的第一代电子计算机,使用电子管取代了十进制的机械加法器。

今天,数据正在成为社会的基础资源,强大的运算能力需求让量子计算机替代经典计算机成为可能,而人类的科技进化也会因为量子计算产生一个质的飞跃。