为什么我们需要一个多Qubit系统？
多价系统使我们对量子计算机的梦想成为可能。如果您渴了，您会如何处理单个水分子？您必须开发技术将水分子凝结到液态水中。您想喝酒并感受到它的流动性。制作量子计算机的类似故事也是如此。科学家知道，量子藏在物质和能量的每一点（量子）中。他们还知道，多Qubit系统比单个Qubit可以表现出更多的魔力。
当我们收集水分子时，流动性是一种新兴的特性。每个水分子都失去其原始身份；他们通过H键相互作用，显示了集体行为- 流动性。
科学家不想收集Qubit，让它们像水分子一样集体行为。他们想在一个智能建筑的体系结构中收集Qubit，这使它们更具动态性和功能性。这些功能（例如，叠加，纠缠）将使它们成为具有令人难以置信的信息处理能力的可编程多量式系统。但是，将它们聚集在一起，使它们成为一个可编程的多量子系统是一项艰巨的任务。量子机械系统连续演变，并与周围环境相互作用。量子计算，量子信息和量子硬件中的所有艰苦工作都将在将来使我们称为量子计算机的更稳定，无错误的多头系统。
一个答案是我们为什么需要多量子系统的一个答案，绝对是为了制造升级的可编程设备。另一个更热情的答案是，我们尚未达到“计算丰度”。我们有几个问题等待量子计算机解决。一旦获得了“计算成熟度”，我们期望计算效率（即量子至上）和许多出色的算法随时准备帮助我们。
我们可以用水制作量子计算机吗？
水是一种多分子系统。让我们想像不是普通水的“魔术水”。假设我们进行了一个建筑，其中“魔术水”中的单个水分子获得了根据程序将与其他选定分子相互作用的功能。这意味着我们制作了能够处理信息的“魔术”。这种假设的“魔术水”可能是虚构分子计算机的基础。除量子计算外，还有其他几种自然风格计算的概念（例如，细胞自动机，神经计算，进化计算，分子计算）。这些领域的早期作品收集在自然计算手册中。
让我们将水的缺点描述为量子计算机的更好材料。一个人可以根据分子氢原子的两个可能的自旋方向分离水分子[2]。可以将水作为两个异构体的混合物，它们的氢旋转方向不同。旋转在“矫正”水中是平行的，在“ para”水中是反平行的。当您分离单个水分子时，它不会是液体。下一步将允许他们互动。它不再是H键。我们不是在谈论“魔术水”中想像的水分子之间的受控化学相互作用。我们希望在每个水分子中h-原子所保持的那些量子位中，要么叠加或纠缠。如果我们以某种方式弄清楚如何控制Qubit-Qubit的相互作用，那么下一个问题将是用水创建量子计算机的可行性。与噪音和错误斗争是另一场胜利的战斗。科学家发现的材料比水更好，可以制造一台量子计算机。为了减少系统中的噪声和错误，他们甚至将系统接近绝对零温度。
什么是可编程系统？
您可能拿着的平坦矩形盒子；有时，您将其称为“计算机”或“笔记本电脑”实际上是可编程设备。笔记本电脑内部有一个可编程系统。从根本上讲，有二极管，晶体管，电阻器，电容器等智能集成，以制造计算机的重要组件（例如，CPU，RAM，I/O）。
您的笔记本电脑不是可重构系统。您无法重新连接系统的基础。如果有额外的插槽，则可以添加更多磁盘或RAM。您的计算机的基础（例如主板）仅由创建设备的公司配置一次。不要尝试！你会打破它！一家量子计算公司IONQ最近宣布了可重构的多核量子体系结构（RMQA）[3]。他们声称您可以通过物理更改携带Qubit的离子来编程多量系统并重新配置体系结构。
如果您真的想重新配置某些东西，这是一个提示！您可以将大脑重新配置为一定极限。健康饮食，做运动，积极思考和冥想。大脑可塑性是一种美丽的礼物，它使我们的大脑可以根据旧连接的实用性和新连接的必要性来改变神经元之间的网络！每个人都有能力随时获得新的大脑！
什么是可编程的问题？
如果您认为所有问题都是可编程的，则最终将获得“宇宙是可编程系统”的说法。宇宙更像是一个模拟，而不是作为可编程系统。我们确实需要知道发现与发明之间的区别。我们找到了粒子物理的标准模型，这是一个发现。我们发现了宇宙躲在幕后的想法。我们发明了可编程设备- 计算机。我们学会了操纵大量的模拟为我们工作。现在，那小块被操纵的模拟是一台计算机。看来我们从宇宙中借了一部分模拟，智能控制并被迫在我们的计划下工作。它工作了几天，终于失败了。我们将它们扔到垃圾桶中！但是，模拟不会失败。它在发明设备故障后一直在运行。设备中的铁将开始生锈。塑料会磨损，依此类推。
为什么我们的发明（设备）不像通用模拟那样永恒？原因再次是“通用模拟”。该模拟永远植根于熵的增加。创建一些设备时，我们将物质和精力遵循特定的订单。最终会减少熵。最后，有力制定的命令被破坏并增强了增加的熵的一天。
同样的规则适用于生物的生命。它从环境中接收能量和信息，通过利用自由能（F）来维持细胞代谢，并通过保留基因表达调节来调整环境。当生物死亡时，所有材料都会返回环境并保持平衡。同样，有力创建的订单被销毁以支持增加的熵。是什么促进“生命的网络”并强行创造生物？阳光！
如果普通问题是不可编程的，那么什么使某些问题可编程？如果它具有更改其物理属性（例如，形状，密度，模量，电导率，光学性能等）的能力，则可以编程。某人可以编程并使其硬或软，沉重或轻巧等。这是一个想法，即物质固有地获得执行信息处理的能力并支持自我复制机器的概念。
没有什么比天然物质（例如，金，银，水，塑料）可以升级到可编程的物质了。科学家提出了可编程物质的想法，该想法由毫米大小的移动计算机组成。此类计算机的群将能够四处走动，相互交流，将颜色和闩锁更改为其他微型机器人形成不同的形状[ 6 ]。
一台带有无限量子的量子计算机吗？
在跳入无限量子的理论之前，有两个要考虑的要点。首先，有多少量子位足以实现“计算丰度”（即，您没有任何剩下的量子来拯救人类）。一旦我们拥有“不再严重的计算问题”的理想情况，我们可能永远不需要这样难以实现的量子系统。其次，由于噪声和误差，我们无法处理Qubit-Qubit交互的量子数的最佳限制是多少？它基于技术进步。我们可以预期，随着更复杂的量子硬件的增加，Qubits数量会增加[ 4 ]。
在许多情况下，您可以问这个大n限制的问题（i）DNA最大的核苷酸是多少？ （ii）人脑最大有多少个神经元？ （iii）每单位设计的智能材料（或物质）每单位量的最大信息处理极限？ （iv）每单位智能设计的物质（即，最大信息密度）的最大信息最大信息是多少？
让我让您想起您在童年时期做的有趣的实验，但没有意识到。您可以在气球破裂之前泵入多少分子？它基于气球的材料以及环境的温度和压力。我们都知道，有92个天然元素和105个元素，并具有其他合成元素。除了这一数字之外，由于强力和核排斥的范围，原子核无法容纳多核子系统。
大n限制可能不会出于实际目的而参与，这对实验者来说可能很有趣。但是，理论家真的很认真。他们发现了带有隐藏宝石的情况。例如，使用𝑁→∞进行研究时，衡量理论（例如，Yang-Mills理论，SU（N），SO（n））提供了系统的显著特性，否则该系统将不太理解[ 5 ]。
参考：
[1]自然计算手册。 Springer 2012，ISBN 978–3–540–92909–3
[2]通过自旋分离水。自然469，447 （2011）。 https://doi.org/10.1038/469447a
[3] IONQ为更强大的量子计算机打开了大门，首次首次亮相行业：可重新配置的多质量量子体系结构
[4] IBM承诺到2023
[5] https://ncatlab.org的l Arge n限制
[6]可编程的问题： https ：//www.programmable-matter.com
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