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经典计算机的设计思想是每次只处理一个计算任务，运算能力与晶体管数量成正比。经典计算机处理输入信息的核心是中央处理器上的一个个晶体管。比如：要计算1+1和2+2两个任务，对于一个晶体管而言，就需要消耗两单位的计算时间，逐个完成这两个任务。经典计算机体系中，中央处理器（CPU）中的每个晶体管，一个单位时间内只能处理一个输入信息（俗称比特）。也就是经典计算机运算能力与晶体管数量呈正比例线性关系。
经典计算机运算能力与晶体管数量关系
摩尔定律趋于失效，经典计算机的计算能力趋于瓶颈。对于目前的经典计算机，处理器的计算性能已渐渐远离摩尔定律，因为CPU中晶体管的数量无法实现每两年翻一番的预期。顶级科学期刊《自然》杂志认为，主要原因是现有芯片设计工艺已达到10纳米，预计2020年到达2纳米。这个级别上的晶体管只能容纳10个原子，电子的行为将不再服从传统的半导体理论，此时晶体管将变得不再可靠。
现有芯片设计工艺发展趋势
量子计算机有望提供更强的计算能力。量子计算机提供了另一条增强计算能力的思路。它的并行计算的特性，使得它可以一次同时处理多个任务，有望实现计算能力上的超越。
量子计算计算方式示意图
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