【正文】 的一般，彼此能清楚的分開。如果是完全破壞性干涉，洞中的光強(qiáng)度將為零(見圖二 b )。藉著材料折射率的改變，而改變波長，我們可改變洞中光束的相位差。在我們建造的法布立拍若儀器中，在每一個(gè)對(duì)應(yīng)于整數(shù)倍半波長的點(diǎn)都含有一個(gè)陡直的高峰。非線性折射當(dāng)鐳射發(fā)展出來之后，發(fā)現(xiàn)并非所有的物質(zhì)都是「線性折射」?！付础怪性鰪?qiáng)的光束加上自外面進(jìn)來同時(shí)也在增強(qiáng)中的光束，加速改變折射率，加速改變的折射率更加速「洞」中的光趨向建設(shè)性干涉，加強(qiáng)的光強(qiáng)度又更怏地改變折射率，如此循環(huán)不已。應(yīng)該注意的是，在雙穩(wěn)元件中，入射光強(qiáng)度有對(duì)應(yīng)于兩個(gè)不同透射率，真正的透射率決定于該「洞」以前的經(jīng)歷。晶體的每一邊都只有幾毫米長，也曾經(jīng)從比這小得多的晶體做出干涉計(jì)。但在固體中，由于原子的堆積，會(huì)形成較寬的「容許能帶」，「容許能帶」與「容許能帶」間由「禁止能帶」隔開，電子是不能具有禁止能帶能量的。在絕緣體中，一個(gè)電子只有吸收足夠的能量以越過寬大的能隙進(jìn)入導(dǎo)帶才有可能自由地移動(dòng)。在這溫度下。（106m），在我們所用的一氧化碳鐳射的范圍(見圖五b )。當(dāng)鐳射光關(guān)掉，原來被提高的電子很快的降回到價(jià)帶而與電洞結(jié)合。這個(gè)單值透射曲線是可調(diào)整的，一個(gè)最有用的形狀是：在入射強(qiáng)度低時(shí)，透射強(qiáng)度低，然后在一臨界點(diǎn)，透射強(qiáng)度陡升，達(dá)到一高透射強(qiáng)度，然后入射強(qiáng)度續(xù)繼增加時(shí)，保持不變。像電晶體一樣，轉(zhuǎn)相器可以在兩個(gè)截然可分的狀態(tài)間交換且速度非?？臁Ｔ?970年代，能傳導(dǎo)鐳射光的薄膜曾被深入地研究過。如果有五條光線，適當(dāng)?shù)剡x擇強(qiáng)度，可個(gè)別進(jìn)行幾個(gè)不同的運(yùn)算，例如兩束可用做「及閘」，兩束用做「或閘」，一束以電晶體的方式工作（見圖八）。因此這種光學(xué)元件不可只視為一個(gè)更快的代替者，相反的它的最大價(jià)值來自其他方法無法模擬的應(yīng)用。在我們的研究中，曾有須在低溫操作的問題，如能在常溫操作將使光學(xué)計(jì)算器更具實(shí)用性。然而元件無法做得太小，因?yàn)殍D射光束可以聚集得多細(xì)是有限制的，同時(shí)尺寸太小，過熱變成了另一個(gè)問題。杜林認(rèn)為，杜林機(jī)可以模擬所有可計(jì)算的演算法，亦即任何可計(jì)算演算法若能被硬件系統(tǒng)完成，則此演算法必對(duì)應(yīng)某一等價(jià)的杜林機(jī)演算法，這是將抽象的計(jì)算理論與實(shí)際物理系統(tǒng)相結(jié)合的基本理論，稱為邱奇? 杜林論點(diǎn)。量子計(jì)算與信息發(fā)展史以下概述量子計(jì)算與信息發(fā)展過程中的重要發(fā)現(xiàn)，藉此可知科學(xué)家如何以量子力學(xué)的思維與數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，重新詮釋電腦科學(xué)與信息理論。接著1996年葛羅佛（Lov Grover）亦發(fā)表快速搜尋資料的量子演算法，于是才真正引起科學(xué)家普遍的興趣及研究熱潮。但是實(shí)驗(yàn)上的設(shè)計(jì)往往很難理想地實(shí)現(xiàn)所希望的邏輯運(yùn)算，例如：我們雖然可以利用一量子簡(jiǎn)諧振蕩子的物理系統(tǒng)（粒子于拋物線勢(shì)能中的運(yùn)動(dòng)），完成控制[color=red]非（controlledNOT，CNOT）閘的運(yùn)算，但因?yàn)榇讼到y(tǒng)類似于一種多能階系統(tǒng)，系統(tǒng)能量比二能階系統(tǒng)來得大，同時(shí)易受噪音干擾，使得這個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)無法成為理想的量子邏輯閘。繼修爾之后，同為美國ATamp。假設(shè)有一對(duì)量子糾纏原子，即使它們分隔在宇宙遙遠(yuǎn)的兩端，當(dāng)其中一個(gè)被推了一下，則另一個(gè)也會(huì)有相對(duì)應(yīng)的感受；正因?yàn)槿绱似嫣氐男再|(zhì)，量子糾纏態(tài)的應(yīng)用已成為量子信息的基礎(chǔ)。目前研究者正努力克服以上的問題，實(shí)驗(yàn)上也不斷有一些重要的突破，以下將概述幾種目前實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算與信息的基本方法。各國的發(fā)展概況量子計(jì)算與信息發(fā)展至今約二十年，隨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)的不斷創(chuàng)新，目前已有不少成果，各國也都非常重視量子計(jì)算與信息的研究，進(jìn)行重點(diǎn)研究計(jì)劃的國家包括美國、歐洲各國、日本、韓國及中國大陸。如果只著眼于眼前熱門的科技，而忽略了量子信息與計(jì)算這種深具前瞻性與潛力的研究，勢(shì)必會(huì)在科技發(fā)展上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于他國。 2007/9/14 被 g950g950 最后編輯 | 查看全部g950g950 (組長) 2007/9/11 6樓 舉報(bào) 第一課 量子計(jì)算機(jī)概論？我們目前所使用的計(jì)算機(jī)，代表了近年來技術(shù)進(jìn)步的頂點(diǎn)，而這個(gè)技術(shù)進(jìn)步萌芽于Charles Babbage（17911871）的早期思想，并且以德國工程師Konrad Zuse于1941年創(chuàng)造出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)為開端。在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單元（叫做一個(gè)量子位或者qubit，也叫做昆比特）不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，并不是二進(jìn)制位而是按照性質(zhì)四個(gè)一組組成的單元。按照這種趨勢(shì)發(fā)展，2020年左右我們將在原子的尺度下進(jìn)行一個(gè)位的資料處理，難道說這就是計(jì)算器發(fā)展的終點(diǎn)嗎？當(dāng)然不是，因?yàn)槲覀冊(cè)?020年之前已開啟了量子信息與計(jì)算理論的研究。中國大陸方面近期非常積極投入量子信息這個(gè)領(lǐng)域，尤其在演算法、量子糾纏態(tài)與量子密碼論的研究上，成立了多個(gè)量子信息與計(jì)算研究機(jī)構(gòu)，如中國科技大學(xué)的量子通信與量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室、教育部量子信息與量測(cè)重點(diǎn)研究室，原子、分子與奈米科學(xué)中心的量子信息研究，此外北京、清華大學(xué)亦聯(lián)合成立量子信息與測(cè)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。實(shí)驗(yàn)做法是將調(diào)控鐳射打入特定的原子（如銣原子）蒸氣中，讓原子蒸氣與鐳射產(chǎn)生電磁致透明狀態(tài)，此狀態(tài)讓原子不再破壞光信息，此時(shí)將光脈沖打入原子氣體即可保存信息，當(dāng)系統(tǒng)受到適當(dāng)?shù)臄_動(dòng)，信息就可被讀出。量子電腦的實(shí)現(xiàn)量子信息與計(jì)算是一個(gè)嶄新且重要的領(lǐng)域，它代表下一世代資料處理的方法，然而目前的技術(shù)距普遍運(yùn)用的階段，尚有相當(dāng)大的距離，仍有許多問題等待克服。近年來也有研究人員利用GSA探討DNA復(fù)制與蛋白質(zhì)合成的精確性，利用鹼基配對(duì)的確認(rèn)，說明四種含氮鹼基與二十種胺基酸數(shù)目間的關(guān)系，且發(fā)現(xiàn)DNA似乎是能夠完成量子搜自導(dǎo)引量子硬件，也指出酵素扮演了維持搜尋過程相干性的角色。應(yīng)用此種量子演算法，分解一個(gè)n位整數(shù)，只需要約n2個(gè)步驟即可，亦即把NP類問題變成P類問題。在實(shí)際運(yùn)算上我們需要藉助邏輯運(yùn)算閘，選定物理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，以完成我們?cè)凇高壿嬌稀瓜胍瓿傻挠?jì)算任務(wù)。然而這些論點(diǎn)在當(dāng)時(shí)并未獲得大家的重視，主要原因在于這些量子電腦的研究太過抽象，而且顯示它們運(yùn)算時(shí)容易受到外界的干擾而出錯(cuò)，且不易修正。值得注意的是，奈米電腦的出現(xiàn)意味著傳統(tǒng)半導(dǎo)體制程技術(shù)已走到盡頭，現(xiàn)有的資料處理運(yùn)算原理亦將無法再往前邁進(jìn)，所以我們勢(shì)必要發(fā)展出一套更有效率的計(jì)算模型及理論，以超越傳統(tǒng)計(jì)算理論的極限。在資料處理上，他提出「位（bit）」的觀念，利用無雜訊通路編碼定理測(cè)度信息存貯量；在通訊方面，則以雜訊通路編碼定理，來決定雜訊通道所能容許的信息傳輸量；并證明藉由修正錯(cuò)誤碼可保護(hù)信息不受干擾。交換功率是入射光強(qiáng)度與晶體面積的乘積。影像記錄下來之后，可做許多的影像處理。當(dāng)入射強(qiáng)度連續(xù)增加時(shí)，某些晶體可以產(chǎn)生更多階段的高透射率。在一個(gè)單獨(dú)的電晶體上，好幾道電流無可避免的會(huì)互相作用混合，然而好幾道光束卻可通過同一個(gè)干涉計(jì)而保持分離?！阜撮l」是藉著以反射光束為輸出而建立，增加入射光強(qiáng)度則輸出少；減少入射光強(qiáng)度，則輸出多。這也與電晶體相似，常束像自射極流向集極的電流，變束像自基極流向集極的小電流。藉著改變干涉計(jì)的長度、入射光波長、「洞」中的材料，遲滯環(huán)可以變狹或消失（見圖六）。但，如何阻止光的被吸收呢？提高至導(dǎo)帶較低能階的電子數(shù)目是有限制的，當(dāng)這個(gè)限制一旦到達(dá)，恰好帶有提高所需能量的光子就不再被吸收。電子獲取所需能量以便提高進(jìn)入導(dǎo)帶的方法之一是吸收入射的電磁輻射（光）。電子越過能隙所需的能量隨溫度而變。絕緣體的能帶中，有電子填充而且能量最高的能帶──價(jià)帶（valence band），是完全被填滿的。在可見光及紅外線范圍，參與的主要是最外層電子。我們用的鐳射光源是一氧化碳鐳射，波長位于紅外線的窄小范圍里面，它的波長可以調(diào)整。一個(gè)呈現(xiàn)遲滯曲線的光學(xué)元件稱為「光學(xué)雙穩(wěn)元件」（optical bistable devices）。到某一點(diǎn)，折射率和光強(qiáng)度在「洞」形成正反饋，也就是他們互相增強(qiáng)。如果這是真的話，則干涉計(jì)的輸出會(huì)與入射強(qiáng)度成正比。當(dāng)光學(xué)長度為兩個(gè)連續(xù)半波長的整數(shù)倍的中間值時(shí)，會(huì)有完全破壞性干涉，于是透射強(qiáng)度隨著「光學(xué)長度」而改變。折射起因于光在不同介質(zhì)中有不同速率，折射率就是光在真空中速率對(duì)光在介質(zhì)中速率的比值。合成光波在洞中任一點(diǎn)的振幅是所有成分光波在該點(diǎn)振幅的總和。這「反轉(zhuǎn)光束」又回到前鏡，再被分成反射及透射光束，余留在洞中的光一直不斷的反射、透射著，越來越微弱，直到所有的光都逸出「洞」外為止［見圖二(a)］。每一面鏡都可使部分光線反射，部分光線透射。一個(gè)改變的可能性是以其他的媒體取代電流來攜帶信號(hào)。電晶體的極限半導(dǎo)體「邏輯閘」操作所需時(shí)間自109～106秒，視其大小、材料、設(shè)計(jì)、狀態(tài)交換功率而定。它最簡(jiǎn)單的形式是三層半導(dǎo)體。更復(fù)雜的運(yùn)算例如加減法運(yùn)算，都能用這三個(gè)基本函數(shù)建構(gòu)起來。在算術(shù)運(yùn)算中，這兩個(gè)狀態(tài)代表二進(jìn)位系統(tǒng)的「0」和「1」。相較之下，用在電子計(jì)算器的電晶體只有兩種輸出狀態(tài)。而一個(gè)模擬電晶體功用的光學(xué)設(shè)計(jì)卻能在1012秒內(nèi)改變狀態(tài)。 2007/9/14 被 g950g950 最后編輯 | 查看全部g950g950 (組長) 2007/9/11 4樓 舉報(bào) 光算機(jī)（optical puter）利用光線而不用電流的計(jì)算器可以每秒處理一兆次運(yùn)算，關(guān)鍵部分──模擬電晶體的光學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。這些包括穿的量小圓點(diǎn)說明激光，光學(xué)調(diào)制器和量邏輯設(shè)備將作為可行的將來的量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)?？沙掷m(xù)超頻的熱量比率大約是：一個(gè)1000 GHz處理器下操作的頻率所產(chǎn)生的熱量。量子小圓點(diǎn)是神秘的科學(xué)絨毛對(duì)大多數(shù)人來說他們是很難理解的：基本上他們是對(duì)零敏感且非常小的結(jié)構(gòu)。即是說對(duì)於一個(gè)物理態(tài)無論我們對(duì)其了解的如何詳盡，都無法使得對(duì)這個(gè)態(tài)的所有可能的測(cè)量都具有確定的結(jié)果。(ebit)：一個(gè)糾纏位元就是對(duì)一個(gè)兩系統(tǒng)的量子糾纏態(tài)的一部分做測(cè)量，由測(cè)量結(jié)果(是,否)所獲得的二進(jìn)制數(shù)。：如果一束光的電力方向始終平行於一個(gè)固定軸，且垂直於傳播方向則這束光處於平面偏振。然而這些概率在最基本的層次上為概率幅所決定且概率幅不必要是正定的。：一種表示訊息的編碼系統(tǒng)，在形式上只用0和1兩種符號(hào)。：受控非(ControlledNOT)門、也叫異或門，作用於兩個(gè)二進(jìn)制位(位元)。[/color][/b]綜合以上的研究，人類在20世紀(jì)雖然能夠精確地操控航空飛機(jī)和搬動(dòng)單個(gè)原子，但現(xiàn)在卻仍未能掌控操控量子態(tài)的有效方法。但是由於多個(gè)離子規(guī)則排列和多位激光尋址等技術(shù)上的困難，很難實(shí)現(xiàn)很多量子位，實(shí)驗(yàn)上做得到的是利用一個(gè)離子的內(nèi)部能級(jí)和外部振動(dòng)態(tài)作為兩個(gè)量子為實(shí)現(xiàn)CNOT門?，F(xiàn)在我們來介紹隱形魔術(shù)Bob和Alice分別工作在兩個(gè)離的非常遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室，他們彼此之間不實(shí)地發(fā)送量子粒子以取得連絡(luò)。但是從量子的思路來思考，他們認(rèn)為EPR方案的問題在於：如果我們選擇粒子的位置進(jìn)行測(cè)量，并得到一個(gè)結(jié)果，那麼它的另一個(gè)相關(guān)聯(lián)性的粒子的條件態(tài)必須做出相應(yīng)的改，以體現(xiàn)出我們已獲得的知識(shí)和我們事先了解到的粒子之間的關(guān)聯(lián)。在EPR論文中的粒子，我們可以做更多種類的測(cè)量，我們可以測(cè)其動(dòng)量也可以測(cè)其位置，如果他們的動(dòng)量是強(qiáng)關(guān)聯(lián)的，那麼正如我們所期望那樣，可以證明粒子的位置也是僅僅相關(guān)的。在EPR論文中量子理論被應(yīng)用到一個(gè)兩粒子的系統(tǒng)。兩個(gè)概率和是(0,0)。現(xiàn)在我們調(diào)整角度使兩個(gè)探測(cè)器的光強(qiáng)度達(dá)到總光強(qiáng)的一半，然後再調(diào)低光強(qiáng)達(dá)到單光子水準(zhǔn)(這里我們假定了一分束器并不吸收光子)，現(xiàn)在假設(shè)每一個(gè)光子都攜帶著一個(gè)基因或稱其為決定光子在分束器上是被反射還是被透射的隱變量。也許光子可以分成兩類，一類會(huì)分束器反射、另一類則會(huì)被透射。每一個(gè)探測(cè)器上能否紀(jì)錄到光子是完全隨機(jī)的，就向投擲硬幣出現(xiàn)正面或反面一樣，即使我們完全知道輸入光的所有情況，也不能預(yù)言哪一個(gè)探測(cè)器將會(huì)紀(jì)錄到光子。毫無疑問自然界是按照量子法則建立起來的。量子法則量子電腦的研究運(yùn)用到了很多抽象的理論以及法則，在這里我們將討論到一條重要的量子法則，這條重要的法則就是：物理時(shí)在具有無法消除的隨機(jī)性，而且這種隨機(jī)性是人們無法預(yù)測(cè)的，我們稱只為不可約隨機(jī)性。當(dāng)這一天來臨時(shí)怎麼辦？這個(gè)世界將變成什麼樣子？其實(shí)幾十年前IBM公司的R. Landauer 及 . Bennett 就已經(jīng)在考慮這個(gè)問題了。目前量子電腦已經(jīng)由史前時(shí)代進(jìn)入了實(shí)驗(yàn)時(shí)代了，人們?cè)谡覍じ噙m用於量子電腦的計(jì)算法則以能充分發(fā)揮量子電腦的功效。今天信息科學(xué)在推動(dòng)社會(huì)文明進(jìn)步和提高人類生活質(zhì)量方面發(fā)揮著令人驚嘆的作用。另有專家認(rèn)為，如果真能有這樣一臺(tái)實(shí)用的量子系統(tǒng)，特別在財(cái)務(wù)系統(tǒng)的加解密還很脆弱的此時(shí)，這將是一項(xiàng)重要的技術(shù)突破。目前我們使用的數(shù)位電腦計(jì)算一次只能處理一個(gè)資料位（data bit）。馬丁表示，該產(chǎn)品的推出證明量子電腦商業(yè)化這個(gè)技術(shù)的概念。量子電腦有什么用途呢？賀伯根據(jù)量子學(xué)定律，在電路圖所流動(dòng)的數(shù)位位可能代表的是0也可能是1，量子電腦有辦法應(yīng)付處理大量且更復(fù)雜的電腦指令。想像口袋中裝著超高速電腦是什么樣子？「量子電腦」（Quantum Computer）有著比現(xiàn)在傳統(tǒng)電腦強(qiáng)大許多倍的計(jì)算能力。但是，世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室正在以巨大的熱情追尋著這個(gè)夢(mèng)想。無論是量子并行計(jì)算還是量子模擬計(jì)算，本質(zhì)上都是利用了量子相干性。在古典計(jì)算機(jī)中，基本信息單位為比特(Bits)，運(yùn)算對(duì)象是各種比特序列(Bytes)。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。 窗體頂端窗體底端g950g950 (組長) 2007/9/11 頂樓 舉報(bào) 量子光算機(jī)量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。早期量子計(jì)算機(jī)，實(shí)際上是用量子力學(xué)語言描述的古典計(jì)算機(jī)，并沒有用到量子力學(xué)的本質(zhì)特性，如量子態(tài)的疊加性和相干性。除了進(jìn)行并行計(jì)算外，量子計(jì)算機(jī)的另一重要用途是模擬量子系統(tǒng)，這項(xiàng)工作是古典計(jì)算機(jī)無法勝任的。迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)的作用遠(yuǎn)不止是解決一些古典計(jì)算機(jī)無法解決的問題。該公司表示，這臺(tái)量子電腦可同時(shí)進(jìn)行6萬4,000個(gè)運(yùn)算程序。因?yàn)?