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量子计算机30年 发表评论(0) 编辑词条

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量子计算机30年编辑本段回目录

1981年,美国物理学家理查德·费曼提出,人们能够研制出“遵循量子力学法则的微型计算机”。他认为,这样的量子计算机可能是模拟现实世界量子系统的最好方式。自那时起,各国科学家一直在马不停蹄地研制量子计算机,但结果始终不尽如人意。

不过,据美国《纽约时报》11月8日报道,科学界最近涌现出的一些进步重新点燃了科学家想方设法组建更强大的量子计算机的热情。在美国和欧洲的实验室中,科学家正在使用不同的技术研制计算能力超强的量子计算机。

基于微电子制造技术实现量子计算

其中最引人注目的是IBM(国际商用机器)公司的尝试,而其所依赖的正是耶鲁大学和加州大学圣巴巴拉分校过去几年在量子计算领域取得的进 展。两个学校的研究团队分别将超导材料铼和铌铺展在一个半导体的表面,该半导体在被冷却到绝对零度左右时会表现出量子行为。这些科研成果表明,人们可以基 于标准的微电子制造技术进行量子计算。

IBM公司的托马斯·沃森研究中心组建了一支庞大的研究团队,正在开展一项为期5年的研究项目。该公司科学家戴维·迪文森佐表示,IBM非常希望能在量子计算机领域取得重大突破。

使用量子纠缠来获取信息

量子计算机的基本元件是量子比特。传统计算机用电位高低表示0和1以进行运算,量子计算机则用原子的自旋等粒子的量子力学状态来表示0和 1,称为量子比特。在量子效应的作用下,量子比特可以同时处于0和1两种相反的状态(量子叠加),这使量子计算机可以同时进行大量运算,比传统计算机快得 多。

根据量子力学的基本原理,一个量子比特可以同时有两种状态;两个量子比特则可以同时表示4种状态;三个量子比特可以同时表示8种状态等等。随着量子比特数目的增加,其运算能力也呈指数级增加。

当然,这其中也面临着一定的困难。测量或者观测一个量子比特的行为可能会剥夺其计算潜力。于是,研究人员使用了量子纠缠来获取信息。在量子 纠缠中,粒子被连接在一起,测量其中一个粒子的属性便可以直接揭示另一个粒子的相关信息,不管这两个粒子相距多远。但是,如何进一步高效地扩展纠缠的量子 比特数目并让其维持这种纠缠状态,正是量子信息研究领域遭遇的严峻挑战。

耶鲁大学的罗布·舍尔科普夫表示,目前他们正在研发一种量子比特,其工作方式与集成电路的方式一样,这样,科学家就能够同时让多个量子比特处于纠缠状态。尽管量子比特的数量增加得很慢,研究人员控制量子交互作用的精确度已经提高了1000倍。

加州大学圣巴巴拉分校的研究人员表示,明年他们就能制造出计算能力翻倍的量子计算机。该校的约翰·马丁尼斯表示,他们现正在设计一个具有4 个量子比特、5个谐振器的设备,并计划用这个标准的微电子组件来迫使量子发生纠缠。如果一切进行得很顺利,他们希望一年左右将该系统增加到8个量子比特和 9个谐振器。

今年6月,日本东芝公司欧洲研发部和英国剑桥大学卡文迪什实验室的科学家们研制出了一款新颖的光源——纠缠态发光二极管(ELED)。 ELED与半导体LED相似,但ELED包含有量子点,量子点产生的纠缠光子对可被用于计算和高精度光通信网络。研究人员目前正在建立更加复杂的系统,并 表示,通过这种方式可以研发出量子计算机。

离子阱制造量子比特

就目前而言,实现量子比特的最佳手段莫过于离子阱,也就是使用离子阱中的离子来制造量子比特。其做法是利用电极产生电场,把经过超冷处理的 离子“囚禁”在电场里。研究人员已经能够使用激光来让离子纠缠。迄今为止,研究人员使用这种方法建造了8个量子比特的系统。而且,他们也已找到了可制造出 更大系统的方法。目前,有超过20所大学和公司的研究实验室正在从事同类研发设计。

用超导材料制成量子计算机

还有一种富有竞争力的技术由总部位于加拿大的D波系统公司研发。该公司的量子芯片使用特殊的铌金属(元素符号Nb,一种类似于银、柔软的、 可延展的金属)材料,在低温下呈超导态,据称其中的电流有顺时针、逆时针以及顺逆同时存在的混合状态,而其正是基于此来实现量子计算。

D波系统公司已经建立了一台超过50个量子比特的系统,但有些研究人员对此表示怀疑,认为该系统没有证明真正的量子纠缠。不过,谷歌公司图 像识别技术组负责人哈塔姆·奈文表示,该公司已经收到了D波系统公司和美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室的提议,明年将基于D波系统公司的技 术为谷歌公司研发一套量子计算设备。

量子计算机 发展历史编辑本段回目录

 1935年 1935年 - 研究发现,多粒子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机的必备条件,因此,在很大程度上,一个国家多粒子纠缠操纵的发展水平就代表了其驾驭量子计算的能力。 而猫态的概念,来自量子力学的奠基人之一薛定谔在一九三五年提出的一个著名的佯谬,即箱子里面的一只猫不是死的也不是活的,而是 ...研究发现,多粒子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机的必备条件,因此,在很大程度上,一个国家多粒子纠缠操纵的发展水平就代表了其驾驭量子计算的能力。 而猫态的概念,来自量子力学的奠基人之一薛定谔在一九三五年提出的一个著名的佯谬,即箱子里面的一只猫不是死的也不是活的,而是同时处于死和活的状态。 尽管这种薛定谔猫态在宏观世界是不存在的,然而在微观世界里科学家们可以用光子或者原子来制造这种猫态。  

 1946年 1946年 - 计算机应用基础课件(一) 计算机的发展史1946 年,第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calcu1ator) 即"电子... 与此同时,又有许多高性能的、功能奇特且具有智能化的新概念计算机正应运而生,如光学计算机、量子计算机、生物计算机、 超导计算机等,使得计算机 ...计算机应用基础课件(一) 计算机的发展史1946 年,第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calcu1ator) 即"电子... 与此同时,又有许多高性能的、功能奇特且具有智能化的新概念计算机正应运而生,如光学计算机、量子计算机、生物计算机、 超导计算机等,使得计算机世界更加绚丽多姿。 ... www.slideshare.net/51lecture/- 104812. GPS Group Current research shows light can be used in localization in wireless sensor networks. ...  

 1971年 1971年 - (二),计算机的未来未来电子计算机的发展方向巨型化,微型化,网络化,智能化应用其他技术的计算机光计算机,生物计算机,分子计算机,量子计算机(三). 微型计算机的发展概况微型计算机(简称微机)诞生于1971年,属于第四代计算机,微型计算机的诞生和迅速普及是计算机发展史中最重大的事件. 微型 ...(二),计算机的未来未来电子计算机的发展方向巨型化,微型化,网络化,智能化应用其他技术的计算机光计算机,生物计算机,分子计算机,量子计算机(三). 微型计算机的发展概况微型计算机(简称微机)诞生于1971年,属于第四代计算机,微型计算机的诞生和迅速普及是计算机发展史中最重大的事件. 微型计算机具有体积小,重量轻,功耗小,可靠性高,使用环境要求不严格,价格低廉,易于成批生产等特点. 

 1985年 1985年 - 接着在1985年,英国牛津大学的D.Deutsch初步阐述了量子计算机的概念,并且指出了量子计算机可能比经典普通计算机具有更强大的功能。 由于当时没有可以操作的实例进一步显示量子计算机在解决具体问题时的实际功效,量子计算机的发展在很长的时间里始终徘徊不前。

 1997年 1997年 - 1997年,86岁高龄的钱学森依然紧紧关注着世界科技发展的前沿动态,提出发展量子计算机的重要思想。 在他的建议下,国防科技大学成立了量子通信与量子计算研究中心,在国内率先开设了相关课程,出版了国内该领域第一部学术著作《量子通信和量子计算》。

 2005年 2005年9 月7日 - 世界著名咨询公司德勤咨询日前发布了《2005年技术发展趋势预测》报告指出全球技术领域在2005年将取得大量突破同时还将伴随着挑战机遇和威胁... 该报告显示2005年量子计算机将走出重要几步虽然离最终目标还较远但一些商业组织和大学仍将持续投入大量资金与不断努力进行量子效应利用的研究且开发工作进展迅速... 

 2006年 2006年7 月4日 - 量子计算机有自身独特的优点和广阔的发展前景首先量子计算机能够进行量子并行计算理论上可达每秒一万亿次足够让物理学家去模拟原子爆炸等复杂的物理过程其次量子计算机用量子位存储数据再次量子计算机具有与大脑类似的容错性当系统的某部分发生故障时输入的原始数据会自动绕过损坏或出错部分进行正常运算并不... 

 2007年 2007年5 月22日 - 到那时传统计算机行业和与之相关的产业必然会受到巨大的冲击或毁灭性的打击半导体芯片可能会完全丧失市场软件行业也会受到牵连现存软件都不能适应量子计算机的要求必然要被一些新型的软件公司替代大多数专家相信在多年年以后量子计算机领域的发展将非常迅速就像现在电脑一样给我们的生活带来巨大冲击. 

 2009年 2009年1 月4日 - 机传送和存储信息的方式有助于半导体自旋电子技术的发展推动新型超高速计算机的产生为计算机领域带来巨大突破美国宾夕法尼亚大学则研制出一种以纳米线为... 12月美国物理学家将量子信息存储到极冷的原子缠结中明显改进了量子记忆朝量子网络的制造迈出重要一步新的纪录铷原子存储到偶极光学陷阱的时间为7毫秒... 

 2010年 2010年5 月14日 - 中广网合肥5月14日消息(记者洪波、刘军通讯员杨保国)记者14日从中国科学技术大学获悉,该校合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部最近通过实验,成功制备出超纠缠光子薛定谔猫态,纠缠量子比特数目最高达到十个,再次刷新了纠缠态制备的世界记录。 据了解,这项研究成果发表在今年5月出版的... 

参考文献编辑本段回目录

http://mittrchinese.com/single.php?p=4323

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标签: 量子计算机30年

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