计算机已经变得如此强大，以至于它们无法完成所有事情这一概念几乎令人难以置信。然而，即使是最强大的超级计算机，仍有许多运算无法完成——比如破解复杂的加密算法或模拟全球天气系统。这正是量子计算所承诺解决的问题所在。以量子力学原理为核心（详见下文），量子计算机在理论上能够以远小于现有超级计算机的体积，提供呈指数级增长的运算能力与速度。这一构想已存在数十年，而今天，像TED研究员乔纳森·霍姆（Jonathan Home）这样的科学家，正带领瑞士量子电子学研究所的团队，一个原子一个原子地将量子计算从理论领域推向现实。在这里，霍姆将为我们介绍量子计算的工作原理、构建完整运行系统所面临的挑战，以及它未来可能的应用方向。
量子计算：以原子为比特。那么，普通计算与量子计算有何区别？量子计算承诺在更小的体积中实现更强大的算力。以下是其原理。在普通计算机中，物理系统是芯片，信息以比特为单位、采用二进制编码——一个比特要么是1，要么是0。在量子计算机中，物理系统是原子，也称为量子比特（qubit）——量子力学允许一个原子同时处于1和0的状态。（别担心，这个概念让所有人都头疼，就连量子物理学家也不例外。）换句话说，每个原子可以承载是普通比特两倍的信息量。另一个重要区别在于：”在普通计算系统中，你每次只能尝试一个数字，而量子计算机可以并行求解多个问题，”霍姆说道。这意味着，如果量子计算得以实现，理论上我们将拥有一台体积更小、同时运算能力又呈指数级超越现有机器的计算设备。
量子计算机逐个原子构建而成。当前艰巨的挑战在于：让更多原子协同工作，形成稳定的电路。“构建量子计算机是一项耗时漫长的任务，充满了重要的渐进式进展，而非所谓的’突破’，”霍姆说。”但量子计算已经是现实，因为我们正在实际构建能够根据量子力学执行简单算法的小型装置。”2009年，霍姆与美国国家标准与技术研究院的同事们成功组装了一台
原创文章，作者：codex2，如若转载，请注明出处：https://www.ormemo.com/1769.html