911制品厂麻花

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    媒体传真

    全球计算机100万年搞定的事量子计算机只花几分钟

    发布时间:2012-10-10 点击次数: 作者:蔡蕴琦 来源:扬子晚报

            法国人塞尔日·阿罗什和美国人戴维·维因兰德因为粒子控制研究而获得2012年度诺贝尔物理学奖。 

      诺贝尔物理学奖评审委员会认定,两名获奖者“独立发明并发展测量和控制粒子个体、同时保持它们量子力学特性的方法”。

      评委会9日在瑞典首都斯德哥尔摩宣布这一消息时认定,两人“开启量子物理学实验新时代的大门,显示不必损毁量子粒子个体,就可以直接观测它们”。

      而此前大热的“上帝粒子”,因看不见摸不着,难以溯源,最终无缘诺贝尔物理学奖。

      据悉,历史上曾有李政道、杨振宁、丁肇中、朱棣文、崔琦、高锟等六名华人获得诺贝尔物理学奖。
      “鬼东西”咋抓住的?

      设“陷阱”抓到飘忽的离子后微弱灯光下等光子,看它俩“干啥”

      “假如现在世界上所有计算机加起来处理一个问题,需要一百万年;一台未来的量子计算机只需要几分钟就能搞定。”昨天,911制品厂麻花物理学院于扬教授进行了解析。

      量子很飘忽“捉”到它很难

      911制品厂麻花物理学院超导量子计算小组于扬教授的工作就是与量子“打交道”。用他的话说,量子系统“好脆弱”,神秘难捕捉,一旦外部触碰到它的世界,就会瞬间消失。

      在上世纪80年代前,量子物理虽然已经非常热门,但因为太“神秘”,科学家们只能一厢情愿地用理论来推测单个量子系统的运动规律。

      直到法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·维因兰德的成功实验才打破这一僵局。“上世纪80年代,两名大师在实验室里成功观测到脆弱的量子系统,和它的运动轨迹。这是人类能够第一次在实验室里观测、验证量子的规律。从那以后,科学家们才能真正展开量子物理实验研究,而不再是纸上谈兵。”

      实验好微小每个步骤都很难

      他们的实验究竟有多难呢?“单个微观粒子非常小,单凭肉眼,根本看不到在哪。”于教授告诉扬子晚报记者,两位科学家选择的实验材料非常微小,一种是和原子尺寸想当的离子,另一种是光子。

      “实验中,他们必须先捉到看不见也摸不着的离子——离子是一种比纳米还小的粒子,一纳米约为头发直径的十万分之一。捉到离子后,必须把它束缚在狭小的空间内,并冷却下来,等待光子‘降临’。这时科学家们必须把灯光调得十分微弱,直到出现单个的光子。”在这样微小的世界里,离子和光子“碰撞”,相互作用,让原本“飘忽”的量子系统稳定下来。“在这个实验中,每个步骤都很难实现。”

      能给我们带来什么好处?

      1制造量子计算机

      100万年算出的问题,几分钟就搞定了

      于教授说,在量子计算世界里,计算机运算的单位不是现在的“位”,而是微小的“量子位”,用做信息处理,制作成量子芯片。“打个比方,如果现在全世界所有计算机加起来处理一个问题需要100万年,量子计算机只需要几分钟。”

      2制造原子钟

      提高军用和民用骋笔厂系统的准确定位

      另外一个妙用是提高精确性,未来人们可以制造出精确度更高的光钟。“导航卫星上都携带着原子钟,如果原子钟更加精确后,提高军用和民用骋笔厂系统的准确定位。”

      3制造“隐身衣”

      通过计算制作新材料

      量子计算的另一个神奇运用,将为新材料研发提供技术保障,“通过计算我们可以模拟材料的结构和性质,制作出不同用途的新材料,比如说为飞机量身打造一件‘隐身衣’变得简单。”

      -最新动态

      南大也在为“量子计算机”努力

      于扬教授告诉扬子晚报记者,目前世界上还没有一台真正的量子计算机。

      他所在的实验小组正用另外一种方式在实验里观测量子的运动,“这种方法在国际上比较看好。我们不再捕捉看不见摸不着的离子,而是用超导材料在硅片上加工成人工离子,让人工离子和光子作用,实现对量子运动的研究。”

      于教授说,他的团队正在朝量子计算方向努力,但要让量子计算的速度达到预言中的“超速”,乐观估计需要20年。