从怎么产生的电子计算机到为什么研究量子计算机（计算机的前世今生）

Posted 2021-10-07 Respect@

从一事，终一生。
坏日子才有头，好日子哪有头啊！！！！
一个地方，一件事，一个事。

巴贝奇（英国数学家，1791年----1871年）

追溯根源，计算机就是能够计算的机器。比如：1+1；
把一个算法，或者解决问题的办法告述机器的过程就叫做编程，所以巴贝奇就是可编程计算机的发明者。（那个年代是没有晶体管，电子管，半导体啥的）所以就是纯机械，通过齿轮的转动来计算，还是直接进行十进制的计算，最后可以通过机器把结果打印下来，这不就很厉害了么。他一生只设计了三台机器差分机1号，分析机和差分机2号。可惜的是都没有全部完成（成本太高）。开始时，英国政府出资，他是那种精益求精的人，总想把算法设计的更完美，超出了预支，英国政府也撤资了。（当时大概花了17000多英镑，在19世纪这就是天价了）

后来差分机2号的设计是完成了，但是机器是只完成了一小部分，后人继续把它给完成了。现在是在英国伦敦博物馆，它可以达到31位精度的计算，运动起来很漂亮。

本能改变历史进程的机器—差分机展示

但为什么这条路不能够继续走下去呢?就是因为纯机械的有很多弊端,首先就是体积大\\造价太高,一个机器要4吨多。这就几乎注定了这个机器是没有办法进行商业化的，也就不能够批量生产啊。还有一个很麻烦的原因就是十进制的计算实际上是很麻烦的。虽然我们生活中表达很方便，那是因为进制越高，表达同一个数值的时候位数就越少。弊端呢就是计算起来比较麻烦。

在计算的时候是哪种属进制的计算效率最高呢？是e进制啊 所以取整数就是2或者3么，虽然2进制是写起来很麻烦，但是计算时候效率就是高。慢慢的科学家就意识到了这个问题。但是这两个要选择哪一个呢？二进制落实到物理层面就是电压的高与低或者是开关的开与合，用两个物理状态就能够表达二进制01，很方便。

那么二进制是谁发明的呢？ 莱布尼茨啊
最早时是使用的继电器，通过控制电流的接通与闭合这两状态表示0和1，但继电器还是太大，占地方，后来就是使用了真空管从这的计算机就称为第一代电子计算机（1946年----1959年真空管电子计算机时代）

第二代电子计算机（ 晶体管电子计算机时代）
晶体管是是1947年发明的，发明者是美国的三个物理学家：肖克利、巴丁和布拉顿（1956年共同获得了诺贝尔奖）

1959年号称“硅谷之父”的罗伯特.罗伊斯也是inter的联合创始人。他发明了现在的集成电路，inter现在世界上最大的半导体公司。

下面就该inter公司的另外一位联合创始人登场了就是戈登.摩尔（1929年----今天（还活着））。1965年到1970年被人们称之为的小规模的集成电路计算机时代。
从1971年到现在是大规模或者称之为是超大规模集成电路计算机时代。后来呢这些就从集成电路开始到现在本质上是没有再进行技术上的突破，就是把晶体管还有电阻做的更小一点，更加紧凑一点。1975年摩尔就发表了一篇10年前写的论文。说，我发现一个规律：半导体单位面积上集成晶体管和电阻的数量每两年就会增加一倍。这就是摩尔定律。这可是指数增长啊。大体上摩尔定律符合的很好，但是从2013年开始，这条线就开始放缓了。说明实在是翻不上去了，现在的晶体管都已经到了10纳米一下了，那可是想当小了（原子的直径大约为0.1纳米）

这也是为什么要研究量子计算机的原因，当突破原子的极限，那么物理层面的理论在量子世界就不再使用了。它就成了概率存在的，当问晶体管在哪时？不知道了，找不到了。经典计算机更新的速度，工作的效率一定有一个极限，这也就是瓶颈了。但是人类总是在追求进步，为了人类文明总是在向前发展 的啊，那该咋办，就只能够发展量子计算机了呗！！！！！

想起了以前的高中物理，原来当时学的东西那么前沿，竟然是许许多多的科学家们研究出来的，可惜没有意识到。原来这就是科学家的工作。（科学是把钱变成知识，技术是把知识变成钱）

好了，下面再聊聊图灵，一个伟大的计算机科学家，他厉害到什么地方呢？
是他是思考方式不一样平常人都是从小处开始，一点一点构建自己的理论体系，从小到大。而他是反过了来，从大往小处看，把不是哪些不是计算机能够解决的问题提前找出来了，那也就是计算机的边界了。早早就把就算机的边界制定好放在了那里。至少到现在没有人打破这个边界。举个小栗子能够说明图灵有多厉害：想想看我们平时在观察蚂蚁的时候，你是能够知道蚂蚁要走的边界是在哪里的，那是因为你是三维的，而它是二维的。所以得从当前的环境中抽离，才能更好的观察啊（但不知道为什么感觉很多真正伟大的科学家有不少都英年早逝了）还好我是个笨人。

图灵（英国计算机科学家1921年----1954年）和冯诺依曼（美国犹太裔计算机科学家1903年----1957年）
摩尔定律

原子：原子（atom）指化学反应不可再分的基本微粒，原子在化学反应中不可分割。但在物理状态中可以分割。原子由原子核和绕核运动的电子组成。原子构成一般物质的最小单位，称为元素。已知的元素有118种。 因此具有核式结构。原子中的原子核又由中子与质子组成。

分子是由组成的原子按照一定的键合顺序和空间排列而结合在一起的整体，这种键合顺序和空间排列关系称为分子结构。由于分子内原子间的相互作用，分子的物理和化学性质不仅取决于组成原子的种类和数目，更取决于分子的结构。