4、量子计算：晶体管的挑战与量子世界的机遇

量子计算：晶体管的挑战与量子世界的机遇

1. 晶体管的现状与挑战

晶体管为社会带来了巨大的技术进步，广泛应用于计算机、通信设备、医疗设备、航空航天硬件等各个领域。然而，自20世纪60年代以来，传统计算机在性能呈指数级增长的同时，体积也越来越小。如今，计算机由数百万个晶体管组成，但当晶体管尺寸接近原子大小时，量子力学的奇异世界就会产生影响。

从半导体制造工艺尺寸的变化来看，20世纪70年代约为10微米，到80年代末缩小到约1微米，90年代至今更是进入纳米尺度。到2020年，晶体管尺寸约为5纳米，接近分子大小。在这个尺度下，量子力学的奇异特性可能会对经典计算机造成严重破坏。

以下是半导体尺寸随时间变化的数据：
| 年份 | 尺寸（微米） |
| ---- | ---- |
| 1971 | 10 |
| 1974 | 6 |
| 1977 | 3 |
| 1982 | 1.5 |
| 1985 | 1 |