量子计算硬件行业报告（29页）

行业报告下载 2025年11月19日 08:44 管理员

什么是经典计算？经典计算的基础是比特，其将所有信息转化为无数个确定的0和1的组合。伴随着制程不断微缩，传统计算出现三大问题：1）计算瓶颈：传统计算效率虽高却难应对指数级增长的问题。当问题复杂度爆炸（如药物分子模拟需计算所有原子组合），即使超级计算机也需要数亿年才能解决；2）量子隧穿现象：当电子元器件越做越小，进入量子力学主导的微观尺度后，电子有可能通过绝缘的薄层发生隧穿，因此量子隧穿将导致漏电，最终让系统失效，最终成为经典计算机发展的物理“天花板”；3）散热问题：根据Landauer擦除定理，在不可逆过程中，热量与不可逆操作的规模密切相关：集成度越高，单位面积上产生的热量越多，从而严重影响器件的可靠性和使用寿命。据洞见热管理公众号，按照 Arrhenius方程，在半导体芯片的工作温度范围内，芯片温度每上升10℃，芯片寿命就会降低 50%。区别于经典计算，量子计算利用量子比特（Qubit）的叠加性与纠缠性突破经典二进制限制。量子计算的基础是量子比特（Qubit），它不仅能像经典比特那样表示0或1两种状态，还能以叠加态的形式同时兼具两者特性。1）对于传统计算的算力瓶颈：由于量子比特可同时处于|0〉和|1〉的叠加态，同时纠缠态使多比特间形成非局域关联，使得量子计算机拥有指数级并行计算能力，使其在特定问题（如大数分解、复杂系统模拟等）上的计算效率远超经典计算机；2）对于量子隧穿现象：量子计算主动拥抱量子效应。特别地，在超导量子计算方法中，结成库珀对的电子采取量子隧穿的方式通过约瑟夫森结，最终构建出超导量子比特以实现量子计算。 3）对于散热问题：量子计算处理信息的方式是可逆的，因此可以解决热耗散效应的问题。

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