计算机的理论极限是怎样的？关于这个问题的讨论很容易落入具体技术的陷阱。比如说，一直以来晶体管越做越小，小到一定程度就会产生量子隧穿现象。但是如果出现了某些新的技术能避免这一缺陷又如何呢？有没有不依赖于具体技术的一个解答呢？早在2000年，物理学家Seth Lloyd的一篇文章就讨论过这个问题。他的解答依赖于一些基本的物理定律及其解读，在此基础上的思路实际上非常简单。
如果计算机可以采用任何技术，那么限制它的就只有物理定律了。我们知道，所有计算都可以拆解成最小的逻辑门运算（例如与门，非门等等），而执行任何运算的时候都需要让计算机产生可以观测的变化。测不准原理里面有一条叫做能量—时间测不准原理。它的解读告诉我们，一个能量为E的系统，至少需要t=π* ℏ /(2E)的时间才能从一个量子态变成另一个可以区分开的量子态，其中 ℏ 是约化普朗克常数。这就是Seth Lloyd提出的计算机计算速度的极限。要注意，这个极限是没办法通过并行计算等技巧提高的——当你把计算机拆成两个单元做并行计算的时候，每个单元的能量也比之前少一半，计算速度也会相应减慢。
当然了，这个极限计算速度比我们计算机的实际计算速度要高非常多。假设一台重一千克的笔记本电脑，用质能方程折算成能量之后算出的运算速度极限是每秒5.42*10^50次，这比现实的笔记本电脑运算速度要高40个数量级。当Lloyd写这篇文章的时候，量子计算机的原型刚刚出现，而传统计算机界的摩尔定律仍在生效。因此他评论说：即使摩尔定律能一直生效，它也只能再适用250年了。而我们都知道，如今，摩尔定律早已失效。
文章里还有另外两条结论：计算机的“内存”极限取决于系统的熵——这个涉及到热力学和信息熵的概念；而计算机的尺寸限制了串行计算时的通信速度——因为计算机这一头计算出的结果想要传给另一头继续计算所需要的时间受限于光速，也就是越小就越快。一台“极限”的计算机会是一团被压缩成黑洞尺寸的极热基本粒子。由于在目前比较新的物理理论中黑洞是有辐射的，这就意味着黑洞能有输出，因此用黑洞做计算也许并非完全不可行。
Lloyd专门花了一个边栏来讨论黑洞计算机的能力：结合黑洞的寿命、质量和熵，一个重一千克的黑洞在完全蒸发之前的10^-19秒之内可以进行10^32次运算，内存则是10^16比特。《银河系漫游指南》里面提到地球是一台用来计算的超级电脑，不过这么看来，或许黑洞更适合扮演这台超级电脑的角色。
cite：https://arxiv.org/pdf/quant-ph/9908043.pdf
计算暖肌寒
一与一非一弹指
已灭旧时星
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