本站原创量子力学是一门高深莫测的学科,离普通人很远,但正因为有了它,催生了现代半导体技术,从而有了大家都不离不开的电脑.现在,这门神奇的学科将再次登场,用最新的量子计算机来改变世界.
量子计算机是什么,这是个要首先说明的概念.这项概念,最早由大物理学家费曼提出.他在计算量子模型时,发现所面对的数据是天文级的,如果由普通的计算机来进行模拟,时间所耗甚巨.在一筹莫展的时候,他突然想到,如果计算机的架构也跟量子系统一样,是不是就能解决这一问题呢.为此,他提出了量子计算机的概念.不过,量子计算机在很长的时间内只停留在理论的层面.到了1994年,贝尔实验室的科学家证实了量子计算机在计算对数方面优于普通计算机,于是引发了研发的热潮.那什么是量子计算机呢.以我们平常已经熟悉不过的计算机为例,它的基础是二进制,而二进制建立在半导体器件的导通和截至两种状态上.而量子计算的基础是每个原子的不同状态,比如一个原子顺时针转和逆时针转,这就是两种不同的状态；还有两个原子纠结在一起,术语叫量子缠绕,这又是不同的状态.根据这些不同的状态,我们就可以赋予其不同的数值,这样一来,通过改变原子的状态,就能进行计算了.这种改变使得计算的效率大为提高,1个40位元的量子计算机,就能解开1024位元的电子计算机花上数十年解决的问题.
量子计算机这么好,为什么难于实现呢.因为原子的状态很不稳定,不容易控制.但是,最近的一则消息让人眼前一亮.IBM的科学家近日宣布,距离掌握量子计算机的基础技术又迈进了一步.这些科学家已找到了维持量子完整性和减少量子计算错误的方法,通过把传统硅制作工艺下生产的量子进行超导处理,从而就有可能实现维持数千甚至数百万的量子位保持一天的稳定状态.该项目的负责人称,“我们做的量子计算研究表明,它不再仅仅是个暴力计算的物理实验.现在就可以根据该成果去制作新的计算系统,由此将把高性能计算推向一个全新高度”.量子计算的目标是实现计算机只用一个量子就可以“瞬间完成几百万次计算.这些科学家们,在升级到一种“三维”超导量子(3D量子)后,就能将量子位的稳定状态延长到100微秒,而这已经是先前的2到4倍.尽管不是永恒稳定,但他们认为这样的状态“已经刚好达到容错计算的最低界限,也就意味着科学家可以开始重点研究进一步延长稳定状态方面的工作了”.现在,利用蓝宝石芯片,IBM已制造了一台3D量子设备来展示其研究成果.
在研制量子计算机的过程中,科学家们已经突破了很多障碍,现在的计算性能比2009年中期以来以提升了10倍,距离科学界确定的全尺寸量子计算机所需满足的最低要求已经非常接近了.但是如果要让量子计算机走进我们的生活,那还有很长的道路要走.同时,现代集成电路封装和通信技术也必须要有极大的进步,这样才能实现量子计算机与现代数据系统的对接.