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美开发出基于量子力学原理的计算机芯片 |
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| http://cn.newmaker.com
1/14/2006 12:04:00 PM
佳工机电网
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美国密歇根州大学的研究人员已经开发了一款基于深奥的量子力学原理的计算机芯片。这款芯片将为新一代超级计算机的问世奠定基础。
采用与开发普通计算机芯片相同的半导体制造技术，密歇根州大学的研究人员能够在芯片内捕获一个原子，并利用电信号控制它。这一技术不适用于普通的台式机或服务器，但是，量子计算机非常有前途，因为它能够利用并行计算技术解决复杂的问题。
密歇根州大学的物理学教授克里斯托弗说，这是由量子力学的奇特性质决定的。他解释说，该芯片能够在同一设备中同时处理多个输入。根据量子力学，一个对象能够同时具有二种状态。量子计算机利用qubit存储信息，一个qubit能够存储数字“0”或“1”，甚至是同时存储这二者。
克里斯托弗表示，当向量子计算机中增加一个qubit，处理能力就会翻一番。因此，量子计算机能够以比传统计算机快指数级的速度处理数据。
带电的原子(离子)被存储在陷阱中，以分离qubit。这一过程对于量子计算机是至关重要的。问题是目前的离子阱只能存储数个原子(或qubit)，而且不容易扩大规模，这使得生产能够存储数以千计或更多原子的量子芯片非常困难。从理论上说，一行这样的原子能够存储数千比特的信息。
在密歇根州大学制造的芯片中，当施加电场时，离子被限制在一个阱中。激光能够使离子的自由电子自旋，并使得在“0”、“1|状态之间转换。电子自旋状态表明了qubit的值。
量子芯片采用了砷化镓材料，利用与现有芯片相同的制造技术蚀刻而成。每个电极连接不同电压的电源，不同电压的电源可以控制离子的状态。
这项研究工作的下一步将是制造拥有更多电极的更大的芯片，以便能够存储更多的离子。在掌握如何控制大量离子方面还有许多工作要做。克里斯托弗表示，它的难度要高于传统的计算机芯片，但我们现在至少已经掌握了其原理。他说，这类芯片架构是非常重要的，因为它展示了将量子计算机扩展为规模更大的系统的一种方法。它可以用于处理大规模的数据，例如加密。
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