从中我们可以学到 ， 不断翻倍 ， 会产生非常快的增长 。 这就是所谓的指数增长 ， 这就是为什么摩尔定律能使我们从巴贝奇使用的那种笨重的机器中快速实现了计算机的现代化 。 这也同样适用于量子计算机和传统计算机的对比 。 当你添加越来越多的量子比特 ， 量子计算机的容量增长会非常非常地快 ， 比传统计算机的比特数增长函数要快得多 。 因此量子比特的潜力非常大 ， 它能开辟更为广阔的空间 。
但是 ， 它们很精微、脆弱 。 在最初的实现过程中 ， 我向你们提到 ， 是单个电子或单个自旋 。 它们很容易被扰乱 。 这些概率很容易被任何与外界的相互作用干扰 。 如果你用这些概率来编码你的信息 ， 它们是非常脆弱的 。 所以我们需要保护这些量子比特不受外界以及彼此的影响 ， 以保持信息的完整性 。 但另一方面 ， 为了让他们做有用的工作 ， 他们必须相互影响 ， 以实施量子门或其他操作 。 最终 ， 我们不想仅仅把我们的量子计算机当成一个黑箱来欣赏 ， 开心于知道它的快和强大 ， 我们想利用它解决问题！所以我们希望它能够输入和输出信息 。 因此 ， 我们必须在量子比特的孤立和相互作用之间保持微妙的平衡 ， 前者是量子比特完整性的必要条件 ， 后者是量子比特执行必要事情的必要条件 ， 也是量子比特偶尔与外界作用以获取、输出信息的必要条件 。
物理学家和工程师正在探索几种不同的方法来制造实用的量子比特 。 这对物理学家和工程师来说是一个巨大的挑战 ， 基本性的新思想已经出现 。 我认为 ， 为了发挥出量子计算的潜力 ， 还需要更多的新思想 。 在此 ， 我将简要提及已经在进行的或正在追寻的三个主要方向 。
一个是原子 ， 用激光方法来实现；另一个是电路 ， 以电子学方式来实现；还一个是任意子 ， 用编织来进行计算 。 正如数字计算机从齿轮到真空管再到越来越小的晶体管 ， 从磁带式驱动器到拇指般大小的驱动器一样 ， 这项技术肯定也会不断发展 。 我们现在正处在一个非常早期的状态 ， 可以说甚至还没到量子计算的“真空管”阶段 ， 而是“分析机”时代 。 所以 ， 我要说的是 ， 还有其他的替代方法 ， 虽然目前还不太发达 ， 但也有可能会非常强大 ， 如利用光而非原子 ， 或利用固体缺陷 。
这里为大家介绍一个粗略的 ， 一个非常粗略的简单想法 ， 一项正在研究的方法：里德伯原子方法 。 在这种方法中 ， 你的量子比特或原子 ， 被困在场中 ， 场使得原子位置不动 。 你从而获得一个原子阵列 ， 你知道它们的位置 ， 所以可以定位它们 。 然后你用激光来进行激发 。 通常情况下 ， 如果你什么都不做 ， 它们的相互作用非常非常弱 ， 它们是孤立的量子比特 。 如果你想让它们相互作用 ， 你所做的就是用激光激发它们 ， 然后原子会变得非常大 ， 被称作“里德伯原子” 。 如果你把其中的两个变大 ， 它们可以互相接触 ， 互相影响 。 如果你做得恰到好处 ， 你就可以执行布尔和图灵所述的那些操作 。 然后 ， 通过发射辐射让它们冷却下来 ， 恢复原样 ， 然后继续重复这一操作 。 这是一种方法 。

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图17/27

它有一定的局限性 ， 因为你需要让原子保持距离 。 你需要用激光来定位 。 你还需要非常小心地让它们实现相互作用 。 这就是为什么我说我们处于发展的极早期 。 但是如果运气好的话 ， 事情会越来越好的 。 会有一个新的摩尔定律 ， 量子摩尔定律将开始呈指数增长 。