A. 量子计算机的原理是什么
大约到2030年,每个人桌上的电脑主机不会再使用芯片与半导体,而是充满液体。而这正是新一代量子电脑的奇特造型。
也许你已经知道,量子电脑应用的不再是现实世界里的物理定律,而是玄妙的量子原理。它的运算速度可能比目前个人电脑的奔腾Ⅲ芯片快10亿倍,可以在二瞬间搜寻整个国际网络,也可以轻易破解任何安全密码。而且,最重要的一点是,这一切绝非科幻小说。与传统电脑不同的是,量子电脑将以原子而非芯片进行运算。第一台量子电脑可能会是个粗糙、昂贵、只能用一次的科学实验品,但2001年以来的各种实验结果显示,这项科学理论的确管用。
美国麻省理工学院与英国牛津大学是量子电脑研究的先驱,IBM与惠普电脑公司也不落人后。对量子电脑的惊人性能感到担忧的美国政府,更是在洛斯阿拉莫斯国家实验室,不计成本地设立了量子电脑研究基地。
要让原子乖乖地为人类服务这个难题,无论是在理论上,坯是在实践上,都对科学家发出了严峻挑战。因为量子世界是个超乎常理的环境,我们可能永远也猜不出它的“谜底”。量子电脑也有很多匪夷所思的地方,它能够设想无限多个宇宙并列的场面,并由此“算出”可能出现的各种情况。而这意味着,不同的人在不同的时间,通过量子电脑计算得到的,很可能是不同的答案。
量子电脑专家班奈特说,量子电脑的基础,恰恰就是这些怪异的观念。因此,单是创造一个类似量子世界的环境,让原子照常进行计算并提供答案,就足以让科学家伤透脑筋。也许还要好几十年,量子电脑才会出现在我们的书桌上。
其实科学家早已注意到,原子是个天然的计算机。它会旋转,而且很有规律,方向不是朝上就是朝下,这正好与数字科技的“0”与“1”吻合。但原子有一个怪异的特性:一个原子,可以在同一时间向上并向下旋转,直到你用电子显微镜或其他工具测量它,才会迫使它选择一个固定方向。这既是原子的特异功能,也是量子电脑强大力量的来源。
既然原子可以同时向上并向下旋转,它就不能被视为单一的“位元”。科学家称之为“准位元”,就是出于这个原因。这意味着,如果把一群原子聚在一起,它们不会像今天的电脑那样,按照程序进行线性运算,而是同时进行所有可能的运算。这种运算方式的直接好处是计算机的运算速度成指数地加快了。
只要40个原子一起计算,其性能就相当于今天的一部超级电脑。举例来说,如果有一个包含全球电话号码的资料库,要从中寻找一个我们需要的特定号码,现在速度最快的超级电脑,大约要花一个月的时间才能完成任务,而一台量子电脑只需27分钟。
但是,答案那么多,速度那么快,我们怎么取回想要的计算结果呢?前面说过,对原子进行测量可以迫使它选择旋转方向,因此科学家只要测量这些“准位元”,就可以逼迫它们说出答案。
最近,麻省理工学院与mM公司的科学家,终于通过特定方式,做出了原始的量子电脑。虽然它看上去和一个烤面包机没有多大差别,但功能却比烤面包机高明多了。这个实验性质的量子电脑,具有两个“准位元”的计算能力。也就是说,它的威力等于两个原子同时进行运算。目前,科学家们正在朝三个“准位元”的目标努力。
B. 目前最新兴的信息技术有哪些
微电子技术、光电子技术、通信技术、网络技术、感测技术、控制技术、显示技术等。
现代信息技术,是借助以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的手段,对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、储存、传播和使用的能动技术。
现代信息技术,英文名:modern information technology
类别:技术 应用:电脑、网络、网上学习操作模式等。
正面影响:当今世界正在向信息时代迈进,信息已经成为社会、经济发展的"血液"、"润滑剂";现代信息技术广泛地渗透到和改变着人们的生活学习和工作;信息产业正逐步成为全球最大的产业。在这股席卷全球的信息化浪潮的冲击下,城市规划、城市建设、城市管理、城市的传统形态与功能等城市发展的诸多方面也无一例外地受到了现代信息技术的强大影响,城市正面临着新的发展契机。
负面影响:现代信息技术对城市发展的负面影响主要表现在以下方面:生态环境恶化、人口就业压力、信息分配不公、隔离问题严重化。
C. 量子计算机是什么比现在常用的计算机强在哪里
目前量子计算机有很多实现的方法,上面潘建伟团队使用的就是超导+多光子的方法。除此以外,还有半导体量子芯片和离子阱等等路径。为了制造量子计算机,谷歌、IBM想出的办法是用超导回路,深耕半导体行业几十年的英特尔希望用传统的硅晶体管,而一家名为ionQ的公司则使用离子。
核心原理无非一个:进入量子力学奇怪和反直觉的世界(包括叠加态以及纠缠、隧穿),加快计算速度。与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同,量子计算机使用量子比特来存储信息。量子比特存储的信息可能是0、可能是1,或者有可能既是0也是1。