【量子初级】计算机什么时候会靠不住？即将失效的摩尔定律

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精华笔记 

一、什么是摩尔定律？
1. 摩尔定律：每过18-24个月，人类计算机的计算性能会提升一倍。这一定律解释了信息技术的进步；

| 摩尔定律

2. 其实想让计算机性能提升一倍很容易，用两块CPU就可以做到。而摩尔定律所说的提升一倍，是指在CPU的大小、数量和制作成本保持不变的前提下。

二、计算机性能的提升是如何做到的？
1. 计算机进行运算，本质上是在处理0、1信号；

2. 计算机通过计算单元来处理与(and)、或(or)、非(not)三种逻辑信号，计算单元是一个个晶体管；

3. 晶体管由半导体制成，其导电性能可以在导体和绝缘体之间切换。晶体管通过控制电流的开合，来表示0、1信号；

| 约翰·巴丁和世界上第一个晶体管

4. 晶体管通过在硅金属板上进行光刻制成，晶体管越小，即单位面积金属板上光刻的晶体管数量越多，计算机性能就越强大。摩尔定律的本质其实是指，单位面积的金属板上能容纳的晶体管数量会越来越多。

三、纳米极限对摩尔定律的限制
1. 当晶体管小到一定程度的时候，内部电路中电子的量子属性开始越来越明显，有可能脱离晶体管的控制，发生隧道效应，使信号错乱；

| CPU和其上的晶体管

2. 摩尔定律不会一直有效，因为晶体管不能无限制的减小，有一个理论上的最小值，即纳米极限。目前最先进的技术可以把纳米极限推到7纳米左右；

3. 如果人类想突破纳米极限，追求更强的计算能力，就要抛弃电子计算机，研制量子计算机。隧道效应虽然阻碍了电子计算机的发展，但却是量子计算的理论基础。