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按照摩尔定律(芯片上晶体管的数量每 18 个月就会翻一番 [1]),包括 CPU 在内的通用处理器的性能每年都在提高,而价格和功耗却在下降。由于功耗限制,工作频率和单线程处理性能已几乎达到极限。这些限制导致了多核处理器的发展,而多核处理器的加速也受到顺序执行的程序数量的限制。因此,加速已在适当的地方利用了专门的架构,例如 GPU。虽然 GPU 不能像 CPU 那样执行通用处理,但它们可以执行大量并行简单操作,这对机器学习非常有用。量子计算机作为一种专门的架构,因其能够解决传统计算机难以解决的问题而备受关注。传统计算机的信息处理单元(比特)只有 0 或 1 两种状态,而量子计算机则由可以叠加 0 和 1 状态的量子比特(量子位)组成。这些计算机可以利用量子力学的特性,例如状态叠加、量子隧穿和量子纠缠。量子计算机大致可分为两类:基于门的量子计算机 [2] 和量子退火机 [3]。基于门的量子计算机可以利用量子比特状态叠加(2 个 𝑛 量子比特的状态)之间的干涉效应极快地计算特定问题,并且向上兼容

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