陕西省道教协会会长:2010-27期]玩转“时空穿梭”量子技术再获突破2

来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/05/02 02:13:45
打开量子计算机之门

　　随着量子通信技术、传统电子计算机、超级计算机模拟技术的不断突破，量子计算机也渐行渐近。量子计算机是一种遵循量子力学规律，进行高速逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。迄今为止，世界上还没有真正意义上的量子计算机出现，但是世界各国的大型实验室都正以巨大的热情追寻着这个梦想。为此各国科学家提出了各种各样的量子计算机方案，如利用原子和光腔相互作用、电子或量子点操纵、超导量子干涉等技术来实现量子计算机的研制。

　　从技术理论上来看，量子计算机和传统的电子计算机有本质上的不同，当代电子计算机采用二进制0和1来模拟开关电路通、断的两种状态，用于表示数据或计算指令。而在量子计算机中，量子计算机的输入态和输出态一般为叠加态，可以叠加，而且互相干涉，一个量子可以既是1又是0，有两个值。N个量子并排，就有2的N次方个值。当量子计算机进行运算时，不同的量子可同时进行变换，然后按照一定的概率叠加在一起，得出计算结果。如果把电子计算机比成单一乐器，量子计算机就像交响乐团，一次运算可以处理多种不同的状况，“对一个500位的阿拉伯数字进行因式分解，目前最快的超级计算机将耗时上百亿年，而量子计算机却只需要大约几分钟。”目前自以为安全的一切安全系统能瞬间被破解，现有的密码体系将不堪一击。

　　所以，能让许多数值并行计算、计算能力极其强大的量子计算机一旦研制成功，将改变世界。目前量子计算机已在实验室阶段获得了一些突破，例如，德国于利希研究中心2010年3月31日发表公报说，于利希研究中心与荷兰格罗宁根大学的科学家一起开发了一套模拟软件，提高了多处理器共同工作的效率，让欧洲性能最强的超级计算机JUGENE成功模拟出了42位的量子计算机，在此基础上研究人员首次能够仔细地研究高位数量子计算机系统的特性。德国研究人员介绍，传统计算机增加10%的晶体管数量，即使在理想情况下其性能也只能增加10%，属于线性增长。而从理论上讲，量子计算机的计算能力是以幂数级增长的，即增加量子计算机的一个位数，其计算能力至少翻倍。量子计算机的强大能力来自于它的工作方式。

　　同生物计算机一样，量子计算机正成为未来计算机发展的方向之一。目前已有很多国家的科学家正在就制造量子计算机可使用的材料、量子计算机的工作特性等进行基础性研究。2010年6月，来自东芝的Andrew Shields认为他们拥有了解决问题的一个关键工具，这个工具很容易制造，在有需要时可以与电池连接发出“纠缠态”光子。Andrew Shields说：“这是一个巨大的进步，因为这意味着你可以把很多设备整合到一个单独的芯片中。”目前东芝尚未进入计算工作阶段，但Andrew Shields认为，使用该技术的基本量子计算电路可以在5年内完成。量子计算机的运作过程需要大量“纠缠态”光子，目前只能用激光设备制造“纠缠态”光子。

　　此外，在2010年6月24日出版的《自然》杂志上，澳大利亚国立大学领导的研究小组宣布研发出了世界上迄今效率最高的激光量子存储技术，该技术通过阻断和控制激光来操控晶体中的电子，可大大减少激光穿越过程中光子的损失，并能将存储效率提升至69%，而传统的量子存储效率最高不超过45%。这一系统具有史无前例的高效率和高精准度，可使激光精妙的量子特性被存储和操控。其研究人员马修·塞拉斯表示：“该技术可更好地在两种晶体存储器间实现‘量子纠缠’，无论双方相距多远都能保持特殊的关联性，读取一个存储器内的信息，可立刻改变另一个存储器中存储的信息，这将使量子通信或量子计算机技术进一步走向现实。”

　　毫无疑问，这些技术的不断突破和成果的连续取得，意味着通向量子计算机之门正一步步被打开。

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2010-7-19 16:57

 




量子计算机的研究被提上日程表



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　　中国科学家实现了目前世界上地面最长距离的量子通信传输，这个突破引起了业界的普遍关注。在各国科学家的不断努力下，量子通信和量子计算机正离我们越来越近，当然我们也应该看到，虽然人类科技朝着实用性的量子通信、量子计算机迈进了一大步，但还需要很多努力才能真正达到目的。虽然像量子通信这样的技术还不能实现像科幻电影中描述的“心电感应、时空穿梭、超时空传送、超远距离瞬移”功能，但它一定会带来新的通信方式和计算方式，量子技术对国防和通信、新技术和新材料研究都有重大的意义，一定会为未来的企业运营和人类生活带来新方式，值得关注。
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