Physics 版 (精华区)

发信人: hailong (hi), 信区: Physics
标  题: 量子计算机向我们走来(-)(转寄)(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年12月16日22:10:13 星期六), 转信

【 以下文字转载自 hailong 的信箱 】
【 原文由 duyan.bbs@smth.org 所发表 】
发信人: MythAge (神…如风…心), 信区: Science       
标  题: 量子计算机向我们走来(-)
发信站: BBS 水木清华站 (Wed Dec 13 17:11:01 2000)

发信人: JPine (JPine), 信区: Physics
标  题: 量子计算机向我们走来(-)
发信站: 武汉白云黄鹤站 (Sun Nov 26 09:28:28 2000), 转信


    目前，电子计算机集成电路的集成度，大约以每3年翻两番的速度发展。1990年已经
制成了64兆位的动态随机存储器，集成电路的线宽已细到0.3微米。1993年制成了256兆
位的动态随机存储器。当存储器达到1024兆位时，集成电路的线宽将细到0.1微米，也就
是千万分之一米，它差不多是一根头发丝的千分之一。这样细的电路，被认为是集成电
路的发展极 ，电路比这更细时，现有电子元件将失去工作的理论基础，因为电子作为一
种微小粒子，具有“波粒二象性”，当电路线宽大于0.1微米时，电子完全可视为粒子，
而不必考虑其波动性；而当电路线宽小于0.1微米时,电子的波动性必须考虑。这时会出
现种种新的物理现象，称为量子效应。利用量子效应工作的电子元件称为量子元件。
　　现在的电子元件是通过控制所通过的电子数量多少或有无来进行工作的。宏观上电
子计算用电位的高低来表示0和1以进行存储和计算。而量子元件通过控制粒子波动的相
位来实现输出信号的强弱和有无，量子计算机通过利用粒子的量子力学效应，如光子的
极化，原子的自旋等来表示0和1以进行存储和计算。量子元件的使用将使计算机的工作
速度大大提高(约克提高1000倍),电路大大简化且不易发热，体积大大缩小。
　　关于量子计算机的想法，1994年以后才引起人们的关注。因为此时美国电话电报公
司贝尔实验室的一位科学家提出使用量子计算机可轻而易举地进行周数分解，比现行计
算机要快得多。这吸引了大批科学家参与开发研究。
　　 不久前，日本日立制作所开发成功一种量子元件——“单个电子晶体管”，可以控
制单个电子的运动。这样的晶体管不仅体积小，而且功耗特低，比目前功耗最小的晶体
管低约1000倍。日本富士通公司正在开发量子元件超高密度存储器，在1平方厘米面积的
芯片上，可存储10万亿比特的信息，相当于可存储6000亿个汉字。美国物理学家的翰逊
博士开发成功的电子自旋晶体管，有可能将集成电路的线宽降至0.01微米。在一个小小
的芯片上可容纳数万亿个晶体管，使集成电路的集成度大大提高。
　　利用量子力学原理设计，由量子元件组装的量子计算机，不仅运算速度快，存储量
大、功耗低，而且体积会大大缩小，一个超高速计算机可以放在口袋里，人造卫星的直
径可以从数米减小到数十厘米。目前，量子计算机正在开发研制阶段，随着毫微技术的
进步和毫微米级加工技术的发展，科学家们认为，量子计算机的心脏——微处理器将在
5年内研制成功，世界上第一台量子计算机机有望在10年内诞生。


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    很多人说，现代物理学家在周一、周三、周五是量子物理学家，而在周二、
周四、周六又成了引力相对论者，星期天的时候，这个物理学家什么也不是，他
向他的上帝祈祷，祈祷有人，最好是他自己，能够找到这两种观点的一致性。


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