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|打破芯片垄断的希望：量子科技碾压传统超算，未来15年世界领先


读者来稿 ， 作者：果不其然678
当今世界正在经历百年未有之大变局 ， 科技创新就是其中一个关键变量 ， 21世纪最烧脑的前沿科学就是量子力学 。 普通人都认为量子力学离我们很远 ， 但事实上量子力学是支撑现代科学大厦的支柱 。
量子 ， 并不是指某一种具体的粒子 ， 而是对具有量子特性的一类粒子的统称 ， 我们可以简单地理解为：“量子就是一切物质分割到最小 ， 其无法再分割的那个单位物质或者能量” ， 比如光的最小单位光子 ， 电的最小单位就是电子 ， 这些都会被统称为量子 。
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量子是光子、质子、中子等基本粒子的统称

微观世界 ， 可以说是非常之诡异的 ， 因为它与我们观测的宏观世界形成的规律总是背道而驰的 。 以至于大多数科学家都无法接受其中很多的设定 ， 比如量子是世界的三大基本原则：
1、叠加态原理 ， 在量子世界当中 ， 叠加态才是物质最普通不过的本质 。 在我们习以为常的认为“非黑即白”的物体性质 ， 在量子系列当中是根本不存在 。 大家都知道双缝实验 ， 薛定谔的猫 ， 这些都是说明叠加态原理 。
2、测不准原理 。 叠加态是不可能被精确地测量的 ， 你就算精确测出粒子的位置 ， 但是它的速度却永远都测不准 ， 反之也亦然 。
3、观察者效应 ， 虽然一切的事物都是多种可能的叠加态 ， 但是要进行观测 ， 必然坍缩成一个确定无疑的结果 。 叠加与塌缩 ， 此两者 ， 同出而异名 ， 同谓之玄 。
除此之外 ， 还有量子的不连续性 ， 波粒两相性 ， 量子纠缠等等 ， 总之量子力学不光是影响的物理学 ， 还影响了哲学 。
量子力学 ， 之所以被称为最成功的理论 ， 因为量子力学的诞生引发了一系列的技术革命 ， 包括原子能、计算机、信息技术等一系列的尖端科技 。 现如今 ， 作为国家战略的量子科技会迎来第2次的发展浪潮 。
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量子计算机

当前量子科技主要应用于量子计算、量子通信以及量子测量三大领域 。 下面我们一一盘点 。
量子计算：
未来量子计算将会是我们打破摩尔定律的锋利之矛 ， 同时也将是打破芯片垄断、实现弯道超车的技术 。 那量子计算的算力有多强呢？
例一、量子计算机100秒完成的计算 ， 全球最大的超算Summit要花5000多年 ， 这是量子的特性所决定 。
相比于传统计算机用的是电流的关和闭表示0和1 ， 量子计算机用的是上下电子的自旋状态表示0和1 ， 但是不要忘记前文提到量子有一个最最重要的叠加态 。
就是说量子比特存储的信息 ， 可能是0、可能是1、也有可能即0也是1的叠加态 ， 它比传统计算机是整整多出了一个维度！千万不要小看多出的一个维度 ， 这相当于 ， 传统超算仅仅是一个三维世界的造物 ， 而量子计算机则来自于四维世界 。
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量子计算机性能碾压传统超算

例二、量子计算机的性能随着量子比特的增加呈指数型增长 ， 而传统计算机只能按比特位呈现线性增长 ， 这也是为什么出现英特尔止步在10nm徘徊 ， 理论基础的“摩尔定律”遭遇了元件晶体管的物理极限天花板 。 所以量子计算机对传统计算机就是的 “降维打击” 。
我国近几年量子计算成绩喜人 ， 但对比大洋彼岸至少还有 4~5 年的差距 。 据信息通信研究院统计：在专利层面 ， 大洋彼岸不管是申请量还是授权量 ， 都稳居前列 。 尽管我国专利申请量在 2018 年超过了大洋彼岸 ， 但授权量仍有不少差距 。
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