“为了生存，人类曾付出巨大的努力和牺牲，赢得了进化的胜利，然而，进化的脚步却从未停止。”——《流浪地球2》

人类追求进步的脚步永无止境，对提高计算机处理信息速度的探索同样执着。作为人类历史上最伟大的发明之一，经典计算机给我们的生产生活带来了巨大的便利。

经典计算机处理信息的速度，有赖于微处理器芯片集成度的提高，而其发展基本遵循的摩尔定律，终将达到物理上限。

经典计算机处理信息速度的“天花板”在哪？

其限制因素之一是热耗散效应，即信息处理的过程中电能会转换成热能向大气耗散，但材料的散热速度有上限，限制了元件的集成度，从而限制了处理信息的速度。寻找新的信息处理方式，将是比寻找散热速度更好的新材料更“治本”的方法。此外，芯片的制程工艺也是一大因素，微处理器芯片元件的集成度进一步提高、尺寸越来越小，必然从纳米量级达到原子尺度，其运动规律将无法用牛顿力学解释。

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经典力学不管用了？“遇事不决，量子力学”这一次说对了，基于量子力学，且以量子力学为运动规律的量子计算机，在此后应运而生。

性能呈指数级增长！量子计算机比经典计算机好在哪

量子计算机，利用原子、电子等微观物质所遵循的物理学规律——量子力学的性质实现处理信息，它以量子比特来表示信息，并使用量子纠缠等技术实现复杂的量子算法。

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不同于经典计算机依靠二进制比特（bit，即0和1）来处理信息，支撑量子计算的量子比特是微小的亚原子粒子，可以同时存在于某种比例的两种状态。

假设存在一台有四个比特的传统计算机，每一秒只能得到一个状态，想要获得所有状态需要16秒。但一台四个量子比特的量子计算机，可以同时计算从0000到1111的所有排列组合，此时一台量子计算机相当于16台传统计算机同时运行的效率。随着比特数的增加，量子计算机与传统计算机之间的性能差距呈指数级增长。

我们或许听过这样一个故事：一位国王输棋后欲给予棋手奖励，即在棋盘的第1个格放1粒麦子、下一格是上一格的倍数，却发现填满64个棋盘格（2的64次方）几乎是不可能的。与这个故事相类似，量子叠加的特性使得量子存储器有着超高的存储量，在理论上而言，量子存储的容量也可呈指数级增长。

同时，在量子纠缠这种特殊的量子态下，两个或多个粒子以一种特别的方式连接在一起，以至于即使粒子之间相距很远，每个粒子的量子状态都不能独立于其他粒子来描述。这即所谓粒子之间是“纠缠”的，一个粒子的量子态的任何变化，都会反映到另一个粒子的量子态中。