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第一百五十四章 量子计算机（第1页）

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杨青在处理完蒙奇的事情之后就回到了硅谷，然后就把所有的的时间用在了制作量子芯片上。

量子芯片是《如何制作一枚纳米级的CPU》中最重要的一个技术，现在的电子计算机的核心就是CPU，一块CPU的运算速度取决于他所集成的电子管数量，从CPU被发明出来之后，英特尔的创始人之一戈登·摩尔就预言了在价格不变的情况下晶体管的数量每18个月到24个月集成的数量就会翻一番，这个预言已经持续的大半个世纪。

从第一代只有4000多个晶体管的cpu到现在最常见的i7处理器已经达到18亿颗晶体管，这个数量是指数级的增长，但是随着晶体管的集成度不断的上升，晶体管的集成数量已经慢了下来，在2013年摩尔定律就已经失效，从18月翻倍变成了3年才能翻倍，并且在2020年将会停止发展。

之所以停止发展就是已经基于硅制作的晶体管已经达到了物理的极限，无法再次突破，现在英特尔生产芯片的大小是14纳米，7纳米，正在研发的是5纳米的技术，那么到了2020年晶体管的大小将会只有1纳米，当晶体管的大小只有1纳米的时候就达到了原子的级别，已经无法在小了。

那么这个时候CPU的集成数量就会恒定下来，计算机的速度也会达到极限，此时在想提高计算的速度就只能采用超级计算机的办法靠增加体积来提高计算速度。

为了应对这种可以预见的情况，一种替代的方案就自然应运而生，这个替代的方案就是量子芯片，和基于晶体管的硅芯片不同的是量子芯片采用了另外一种架构的方式。

这种方式就是并行计算。

CPU只能计算0和1，在晶体管中通电就代表1，不通电就代表0，这种计算方式被称之为串联计算，也就是说所有的晶体管都是连接在一起的，cpu同一时间只能运行一个程序，我们现在所谓的多线程，多任务只不过是因为cpu运算的速度太快了，他在多个任务中不断的进行切换，所以看起来是多任务同时运行，但是实际上同一时间还是只能运行一个程序。

就好像是串联的灯泡一样，这种方式会产生大量的浪费，不管你是要计算1+1等于2还是计算一个微积分方程式，占用的都是所有的晶体管，只不过计算量越小，完成的速度就越快。

那么量子芯片采用的并行计算就是真正的多线程，多任务同时计算，量子芯片的理论是基于量子纠缠的现象，所谓的量子纠缠就是两个粒子之间会相互的影响，一个粒子的形态发生改变另外一个粒子的形态也会发生改变，哪怕这两个粒子之间的距离非常的远，就算是一个在地球一个在月球月也一样。

杨青之前发布的量子通讯，最基本原理也是基于量子纠缠的，而现在的量子芯片也是基于这个理论。

并行计算意味着计算速度的指数级提升，在量子芯片中晶体管被量子位所替代，每一个量子位都是可以独立进行计算的，现在英特尔研发出来的量子芯片已经达到了50量子位，他的性能可以和5千颗i7相比，这个差距就好像是一个人骑着自行车而另外一个人却在开着飞机，这个差距就是天上和地下的差距。

量子芯片是下一代的计算机核心产品，谁能先研究出来真正可以用于商用的量子芯片谁就会成为下一个时代的霸主。

现在世界上各大半导体企业都在投入大量的资金用于量子芯片的研究，英特尔，AMD，IBM，三星，谷歌，苹果，索尼，德州仪器，高通，西门子，NEC，东芝，等。

谷歌公司最新发布的声明称已经研究出来了72量子位的芯片，并且有希望走出实验室真正的进行量产。

这些企业之所以投入大量的资金来研究量子芯片就是为了争夺量子霸权。

量子霸权就是对互联网的控制权，只要量子芯片的量子位超过2000，那么就可以无视一切的加密手段，整个互联网将会没有任何的秘密，不管使用什么样的加密手段，都可以被强行计算出来，之所以这么强就是因为每增加一个量子位他的计算速度就会呈指数级的上升。

有一个故事可以很好的描述量子芯片的计算能力。

话说古代有一个皇帝爱上一项被称之为“围棋”的游戏.

为了奖励这个发明者，皇帝就问发明者：“你想要什么奖励！”

“陛下，我深感荣幸。”发明者喃喃的道：“我的愿望是你赏我一粒米。”

“只是一粒米？”皇帝很惊讶。

发明者说：“是的，只要在棋盘上的第一格放上一粒米在第二格上放上二粒米，在第三格上加倍至4粒。。。依次类推，每一格均是前一格的双倍，直到放满整个棋盘为止。这就是我的愿望。

皇帝听了很不在意的道：“这个要求实在是太简单”

随后皇帝就大声的道：“把棋盘拿出来让在座的各位见证我们的协定。”

皇宫的人都聚集到棋盘边，厨房的仆人把一袋米提了出来，发明者笑着打开了袋子。

“我建议你回厨房换一个大的袋子”发明者对仆人道。

皇宫里的人都大笑起来，误认为这句话是讽刺的意思。然后发明者开始在棋盘上摆放米粒，每放一格便倍增米粒的数量。

当第一排的8个格放满时，1。。。2。。。4。。。8。。。16。。。32。。。64。。。128粒米，旁观者大笑着，指指点点。

但放到第二排中间时，咯咯的笑声渐渐消失了，而被惊讶声所代替，因为小堆的米不久就增成了小袋的米，然后倍增成中袋的米，再倍增成大袋的米。

到第二排结束时，皇帝知道他犯了个极大的错误。他欠发明者的米粒数为32768，而还有48个格子空着呢！

皇帝终止了这个游戏，召来全国最聪明的数学家。他们打着算盘，在石板上匆匆计算。几番周折后，得到一个不可思议的结论。

一粒米在64格的棋盘上每个格倍增，最后是1800亿万粒米，总数是相当于全世界的米粒总数的十倍。

这个故事很好的说明了量子芯片计算速度的指数级增长，这也就是串行计算和并行计算的区别，完全不是一个级别的。

当然，想要做出来量子芯片并没有那么的容易，因为量子是非常不稳定的，必须在非常稳定的环境中才能保证量子芯片的运算，现在不管是英特尔还是谷歌又或者是其他的企业他们的制作出来的量子芯片都只能在非常低的温度下才能运行，而且运算的结果究竟对不对还不一定。

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