三種芯片材料各出奇招 讓量子計(jì)算機(jī)跨越應(yīng)用的“冰山”
經(jīng)過60年的發(fā)展,計(jì)算機(jī)已變得更小更快,價(jià)格也越來越便宜。但硅基晶體管的尺寸和運(yùn)算速度已接近極限的邊緣,如何使傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)突破上述極限,研究人員似乎已計(jì)窮智竭。為了解決這一問題,科學(xué)家們開始尋求用基于光子的量子計(jì)算機(jī)取代傳統(tǒng)硅基計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)能更快執(zhí)行各種復(fù)雜計(jì)算,研究生物系統(tǒng),創(chuàng)建加密和大數(shù)據(jù)系統(tǒng),解決許多涉及多種變量的難題。 但現(xiàn)有量子計(jì)算技術(shù)中,一些前沿性研究需要將材料冷卻到絕對零度(-273.15℃)左右,這阻礙了量子計(jì)算機(jī)從理論到實(shí)用的進(jìn)程。美國斯坦福大學(xué)電子工程系教授伊蓮娜·沃科維克帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì),近日分別在雜志上發(fā)表了3篇論文,宣稱他們已經(jīng)研制出能在室溫下操作的量子芯片材料,包括一種量子點(diǎn)、二種“色心”,使量子處理裝置向?qū)嶋H應(yīng)用跨出一大步。 海底撈針:量子計(jì)算機(jī)不怕 作為量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的前沿科學(xué)家,沃科維克表示:“當(dāng)人們認(rèn)為一件事不可能完成時(shí),喜歡用‘大海里撈針’來形容,但量子計(jì)算可以做到!绷孔佑(jì)算機(jī)之所以擁有如此強(qiáng)大的能力,在于其依賴的激光與電子間相互作用的復(fù)雜性,這是最關(guān)鍵的技術(shù)。 量子計(jì)算機(jī)的工作原理是將自旋電子封閉在一種新型半導(dǎo)體材料內(nèi),當(dāng)用激光照射它們時(shí),激光能與電子相互作用,使電子呈現(xiàn)不同的自旋狀態(tài)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基于數(shù)字0和1的二進(jìn)制系統(tǒng)運(yùn)行;而量子計(jì)算機(jī)則基于量子比特進(jìn)行運(yùn)算。這些量子比特是代表0和1的兩種狀態(tài)的疊加,可以是0和1之間的任何數(shù)值。沃科維克說:“在量子系統(tǒng)內(nèi),激光撞擊電子能創(chuàng)建許多可能的自旋態(tài)。自旋態(tài)越多,能執(zhí)行的量子計(jì)算就越復(fù)雜。” |