【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。：一種將入射光束分成等強(qiáng)度的反射光束和透射光束的光學(xué)裝置，并且在分束過(guò)程中光的總強(qiáng)度不衰減。：量子物理預(yù)示著宇宙帶有不可消除的隨機(jī)性。這一理論使我們得以計(jì)算一個(gè)給定觀察的概率。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。實(shí)際概率可通過(guò)對(duì)概率幅平方而得到，它必然是一個(gè)非負(fù)數(shù)。：自旋是一個(gè)與物理系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性相對(duì)應(yīng)的物理量。它不能為古典牛頓物理學(xué)所預(yù)言，只是量子世界的一個(gè)新特性。在某種情況下，自旋只能取兩個(gè)分立的值。：在古典物理學(xué)中，光是一種電場(chǎng)和磁場(chǎng)的自激波。在真空中電力垂直於光束的傳播方向。電力所指的方向稱為(光)波的偏振。：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?kù)镀矫嫫?。：尋找大整?shù)的質(zhì)數(shù)因子。如果這個(gè)數(shù)有許多位這將是一個(gè)非常難以求解的問(wèn)題。但是檢驗(yàn)因子分解是否正確要比尋找質(zhì)數(shù)因子容易的多。這種單向性質(zhì)使得因子分解成為密碼學(xué)的一個(gè)重要工具。：愛因斯坦通過(guò)假定光是以分立的全同波包(即光子)的形式傳遞能量，從而解釋了光電效應(yīng)。光的頻率決定了每個(gè)光子的能量。光強(qiáng)決定了光束中光子的數(shù)目。(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)。：一次測(cè)量如果等可能地產(chǎn)生兩種相飭的結(jié)果，就需要一個(gè)位元的訊息來(lái)存儲(chǔ)這個(gè)結(jié)果。然而在一個(gè)量子態(tài)中，兩種互斥結(jié)果可以用兩個(gè)概率幅來(lái)編碼。在這種情況下這個(gè)量子態(tài)就編碼成了一個(gè)量子位元，而它在實(shí)驗(yàn)上并不同於一簡(jiǎn)單的硬幣投擲。：如果一個(gè)物理系統(tǒng)由若干個(gè)相同的子系統(tǒng)構(gòu)成，子系統(tǒng)之間存在關(guān)聯(lián)，并且這些關(guān)聯(lián)通過(guò)兩種或更多種途徑實(shí)現(xiàn)，則這個(gè)復(fù)合系統(tǒng)處?kù)兑环N由不同途徑關(guān)聯(lián)在一起的疊加態(tài)，這個(gè)態(tài)被稱為是糾纏的。糾纏是量子物理的關(guān)鍵特徵，這使得量子計(jì)算比古典計(jì)算強(qiáng)大的多。糾纏所導(dǎo)致的物理影響仍然沒(méi)有完全弄清楚。：量子理論指出物理世界是不可約地隨機(jī)的。即是說(shuō)對(duì)於一個(gè)物理態(tài)無(wú)論我們對(duì)其了解的如何詳盡，都無(wú)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。并且測(cè)量結(jié)果的怪異性質(zhì)不能由通常的概率規(guī)則給出，必須基於概率幅的概率計(jì)算。 2007/9/14 被 g950g950 最后編輯 | 查看全部g950g950 (組長(zhǎng)) 2007/9/11 3樓 舉報(bào) 用脈沖光加速量子電腦量子電腦現(xiàn)在又離我們更進(jìn)一步羅！密西根大學(xué)的研究員們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的方法來(lái)操作量子位：藉由現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的光通訊技術(shù)，他們可以使用脈沖光來(lái)控制量子位，并藉此加速量子電腦的運(yùn)作速度。剩下的像幾秒鐘就可以破解一般電腦算到死的密碼啦、同時(shí)多重運(yùn)算啦的優(yōu)點(diǎn)我們就省略了。加油吧！科學(xué)家們，前進(jìn)吧！黑客們！密西根大學(xué)科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種在密碼術(shù)方面輕的突破性的利用的方法。這種新技術(shù)能在微微秒破解復(fù)雜的代碼問(wèn)題?？茖W(xué)家相信如果利用這種技術(shù)在當(dāng)今的解決辦法上、提供很多改進(jìn)會(huì)造成國(guó)家和個(gè)人安全威脅。 過(guò)程與相干光的極其短的脈搏有關(guān)、被發(fā)出并且與東西相互作用的量子小圓點(diǎn)。量子小圓點(diǎn)是神秘的科學(xué)絨毛對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)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)。在調(diào)整頻率和移相光在一個(gè)更多的復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，梁本身形成一種光網(wǎng)絡(luò)有計(jì)算能力、它經(jīng)過(guò)量子小圓點(diǎn)。 當(dāng)最后的創(chuàng)立學(xué)說(shuō)的設(shè)備被建造，潛在需要數(shù)千個(gè)量子小圓點(diǎn)(精確的數(shù)目現(xiàn)在是科學(xué)辯論的問(wèn)題)時(shí),輕的梁本身將被相當(dāng)于一個(gè)疑問(wèn)譯成代碼。這有點(diǎn)象是factorization號(hào)碼或者數(shù)列對(duì)查找。那時(shí)送對(duì)全部可能的答案到被計(jì)算的量子小圓點(diǎn)。答案然后立即讀在遠(yuǎn)的邊上。通過(guò)編碼順序在以這種方法的排序之后，甚至極其復(fù)雜的問(wèn)題，今天使用古典超級(jí)電腦可能要花費(fèi)許多年才能解決的答案，可以被在幾微微秒鐘內(nèi)計(jì)算完畢。這種特別的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是他是用非常廉價(jià)的二極管激光用來(lái)作光源?？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。使用這項(xiàng)技術(shù)的將來(lái)的設(shè)備可能由于極其低的熱能生產(chǎn)被用來(lái)作為3維陣列來(lái)建立。只有一個(gè)單個(gè)的光子被要求做光門(qubit)接通。用來(lái)接通光門(qubit)的能量是1018焦耳。換句話說(shuō)：在1 GHz 操作只需要一瓦特的1 billionth。在這個(gè)地區(qū)的研究的一條競(jìng)爭(zhēng)的線接近來(lái)自被困住的離子(朱蕉) 在大的真空里操作，相信雖然它的計(jì)算能力是比用這種方法低的幾項(xiàng)重要的命令，但是離子(朱蕉) 將對(duì)于最初成功證明是更可能。是這個(gè)解決辦法的結(jié)果的最后的產(chǎn)品有作為核心的技術(shù)的等價(jià)物2種雙或者Opterons的能力作為，與ENIAC相比他們有更多的資金在這間實(shí)驗(yàn)室里工作。 研究人員目前正著手做這項(xiàng)技術(shù)的將來(lái)的用途。這些包括穿的量小圓點(diǎn)說(shuō)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(lái)的量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。國(guó)家安全代理(NSA)提供資金給這項(xiàng)工程、軍隊(duì)研究室，科學(xué)研究的空軍辦公室和海軍研究實(shí)驗(yàn)室。適合這那些研究工程被因?yàn)猷嚳箱摵?位高級(jí)研究人員以及十位大學(xué)生來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。調(diào)查研究工作被展開并且分布在不同的場(chǎng)所。圣地亞哥大學(xué)處理理論。海軍研究實(shí)驗(yàn)室處理量子小圓點(diǎn)物理學(xué)。并且密西根大學(xué)著手做計(jì)算部分。大家的共同努力將繼續(xù)在實(shí)際應(yīng)用里使用的量子小圓點(diǎn)的數(shù)量直到被發(fā)現(xiàn)成功為止，美國(guó)在這項(xiàng)工程提供資金方面大約每年花費(fèi)800，000美金。 2007/9/14 被 g950g950 最后編輯 | 查看全部g950g950 (組長(zhǎng)) 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。過(guò)去四十年來(lái)，數(shù)位計(jì)算器的發(fā)展是如此緊密地與電子技術(shù)關(guān)連在一起，以致于人們認(rèn)為計(jì)算器必然是電子元件組合而成。事實(shí)上，計(jì)算器用來(lái)執(zhí)行任務(wù)的算術(shù)及邏輯運(yùn)算也可用許多其他的方法來(lái)達(dá)成。自1970年代中期，以鐳射光束來(lái)代替電流傳遞信號(hào)的可能性日趨厚厚。能夠比電子計(jì)算器快一千倍是開發(fā)這種光算機(jī)強(qiáng)而有力的誘因。能夠傳遞兩種不同狀態(tài)的開閉元件（switch）是任何數(shù)位計(jì)算器的基本元件。計(jì)算器運(yùn)算的速度受限制于開閉元件改變狀態(tài)所需的時(shí)間。事實(shí)上電子計(jì)算器所有的開閉元件都是電晶體，而現(xiàn)在所用的電晶體最快的也無(wú)法在快于109秒內(nèi)改變狀態(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)。我們?cè)l(fā)展出實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的「光晶體」（optiual transistor），那是用入射鐳射光束的微小改變來(lái)決定元件的開或閉。這「光學(xué)電晶體」我們稱之為「轉(zhuǎn)相器」（transphasor），是利用某些晶體的特殊性質(zhì)：當(dāng)光強(qiáng)度增加時(shí)折射率會(huì)改變。藉著正確地選擇晶體及鐳射波長(zhǎng)，利用折射率的改變，透射光強(qiáng)度會(huì)因入射光的微小改變而有巨大改變的元件可以被制造出來(lái)。實(shí)驗(yàn)性的設(shè)計(jì)曾達(dá)到狀態(tài)交換的時(shí)間為幾個(gè)1012秒。 光晶體固然可以用來(lái)建造原理與目前電子計(jì)算器相同但較快速的計(jì)算器，而在較遠(yuǎn)的將來(lái)它可能會(huì)改變計(jì)算器本身的結(jié)構(gòu)。每一個(gè)單獨(dú)的光晶體能夠同時(shí)做許多個(gè)開閉工作，而電子元件一次只能處理一個(gè)信號(hào)。更有甚者，隨著入射光束的逐漸增加，這種晶體的輸出可以被轉(zhuǎn)換至更多高階的狀態(tài)。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)。這種超過(guò)兩個(gè)輸出狀態(tài)之設(shè)計(jì)的采用，將會(huì)導(dǎo)至一個(gè)新的計(jì)算器邏輯系統(tǒng)的產(chǎn)生。除了光晶體外，建造光算機(jī)還需要許多線路元件。在HeriotWatt大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，我們?cè)栽囼?yàn)的形式證明許多需要的元件可制成光學(xué)積體線路。這樣的積體電線路在被商業(yè)化制造之前，尚需克服若干技術(shù)上的困難?？梢灶A(yù)見，在很短的時(shí)間內(nèi)，光算機(jī)將成為很具吸引力的發(fā)展園地。開閉元件的作用在一般的應(yīng)用上，計(jì)算器的三種基本功能是算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及資料的存貯。這些全都是由含有兩個(gè)穩(wěn)定輸出狀態(tài)的元件所達(dá)成。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」。在判斷邏輯的命題時(shí)，各代表「真」與「?jìng)巍埂Ｋ阈g(shù)與邏輯運(yùn)算的結(jié)果是存貯在特定的記憶元件中（記憶元件的狀態(tài)保留原結(jié)果的狀態(tài)）。用二進(jìn)位系統(tǒng)，一計(jì)算器用來(lái)判斷命題真?zhèn)危挥萌齻€(gè)「邏輯函數(shù)」。它們經(jīng)常被稱為「及」函數(shù)（AND）、「或」函數(shù)（OR）和「反」函數(shù)（NOT）。在「及」函數(shù)，一個(gè)敘述所有的部分為真時(shí)，敘述方為真。在「或」函數(shù)，只要敘述中任何一個(gè)部分為真，敘述便為真。在「反」函數(shù)中，一個(gè)敘述的「真假值」被掉換。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(lái)。一個(gè)計(jì)算器必須具備能以物理形式來(lái)代表0與1或真與偽的元件，且這些元件要能夠組成執(zhí)行三個(gè)「邏輯函數(shù)」的較大零件。這些元件顯然要有兩個(gè)能夠容易分辨的輸出（兩個(gè)狀態(tài)）。如果計(jì)算器要快，則狀態(tài)交換的時(shí)間要短。再考慮其他因素，一個(gè)最好的開閉元件應(yīng)是體積最小、最易于制造、且消耗最小功率。第一個(gè)實(shí)用的電子開閉元件是真空管，慢而且大，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)臒崃?，影響使用壽命。所以用真空管做成的?jì)算器，體積大而計(jì)算能力小。1947 年發(fā)明的電晶體，提供了較小、較快、較有效率的開閉元件。它最簡(jiǎn)單的形式是三層半導(dǎo)體。最外面兩層分別叫射極、集極，中層叫基極。當(dāng)自基極流入集極的電流有微小改變時(shí)，導(dǎo)致射極流入集極電流大的改變。集極的大電流可用以代表1而小電流代表0。與其他電子元件配合，能組成執(zhí)行「及」、「或」及「反」函數(shù)的結(jié)構(gòu)，稱為邏輯閘。如果所有的輸入都是大電流，「及閘」才輸出大電流。只要有一輸入是大電流，「或閘」便輸出大電流。輸入大電流，「反閘」輸出小電流；輸入小電流，「反閘」輸出大電流。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。理論上最快能在每一秒內(nèi)做十億次運(yùn)算。實(shí)際上的速度則遠(yuǎn)比這要慢許多。以物理學(xué)做基本分析，目前所能達(dá)到的最短交換時(shí)間，已接近半導(dǎo)體所能達(dá)到的極限了。要完成交換作用，電流必須穿越基極。電流通過(guò)半導(dǎo)體的速度有著許多限制。減小基極的寬度可以減少交換的時(shí)間，但基極能做到多薄是有限的。目前這極限已經(jīng)達(dá)到了，因此交換時(shí)間顯著的降低，將不會(huì)來(lái)自電晶體設(shè)計(jì)上的微小改變，而將來(lái)自新的交換技術(shù)。一個(gè)改變的可能性是以其他的媒體取代電流來(lái)攜帶信號(hào)。任何信號(hào)所能達(dá)到的最高速度是光速，故光或電磁波是最合適的候選者。我們已利用聚集的鐳射光束來(lái)操作具有許多電晶體功能的開閉元件。這個(gè)設(shè)計(jì)可在兩個(gè)明顯的輸出狀態(tài)間交換。它們可以做成記憶元件，藉著適當(dāng)?shù)倪x擇材料及鐳射光束，可以組成快速、簡(jiǎn)單的「邏輯閘」。干涉計(jì)光晶體的起點(diǎn)是精巧而廣泛應(yīng)用的法布立拍若干涉計(jì)（interferometer）──由法國(guó)物理學(xué)家法布立（C. Fabry）及拍若（A. Perot）于1896年所發(fā)明。最簡(jiǎn)單的干涉計(jì)是由兩面鏡子，隔一距離平行排列，再將能使某特定波長(zhǎng)的光能透射的材料置于兩鏡間的空隙而成。［此一空隙被稱為「洞」（cavity）］。每一面鏡都可使部分光線反射，部分光線透射。現(xiàn)在暫且不管「洞」的材料，而考慮一束光撞擊到干涉計(jì)第一面鏡時(shí)的情形。我們假設(shè)此鏡反射90％的入射光，而讓 10％的入射光通過(guò)。（這樣的比例相當(dāng)接近于我們所真正使用的。）現(xiàn)在透射過(guò)的部分以原來(lái)1/10的強(qiáng)度進(jìn)入干涉計(jì)內(nèi)部，稱為「前進(jìn)光束」，進(jìn)行至后一面鏡子。后鏡與前鏡的性質(zhì)是一樣的。在后鏡90％的「前進(jìn)光束」被反射回「洞」中，成為「反轉(zhuǎn)光束」，有10％透射到干涉器外（見圖一）。由于「前進(jìn)光束」是原入射光束的1/10，故透射到后鏡外的光強(qiáng)度是原入射光束的1/100。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(lái)越微弱，直到所有的光都逸出「洞」外為止［見圖二(a)］。洞中的干涉如果上面所提的就是所有有關(guān)干涉計(jì)的事實(shí)，則干涉計(jì)對(duì)光學(xué)計(jì)算器并無(wú)所助益，它的透射強(qiáng)度只能由改變鏡片的性質(zhì)來(lái)改變。但事實(shí)上，「前進(jìn)光束」及「反轉(zhuǎn)光束」并不能像(圖二 a )所畫的一般，彼此能清楚的分開。在真正的干涉計(jì)中，它們彼此互相作用，影響「洞」中的光強(qiáng)度，也影響透射率。如果入射光垂直進(jìn)入前鏡，則光將不會(huì)折曲，所有的光將在同一路徑上?！付础怪杏性S多被前、后鏡反射回「洞」的光束，現(xiàn)在我們只考慮其中兩條：「前進(jìn)光束」及「反轉(zhuǎn)光束」的交互作用。干涉的結(jié)果由彼此的相位差來(lái)決定。波峰對(duì)波峰、波谷對(duì)波谷的重疊是建設(shè)性干涉，波峰對(duì)波谷的重疊是破壞性干涉，自然在那兩極端之間的相位差也是可能的。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。干涉對(duì)透射的影響是林林總總而非單純的。如果是完全破壞性干涉，洞中的光強(qiáng)度將為零(見圖二 b )。如果是完全建設(shè)性干涉，則洞中光強(qiáng)度將十倍于入射光。既然后鏡透射1/10的光，在「完全建設(shè)性干涉」中透射光強(qiáng)度將等于入射光強(qiáng)度(見圖二 c )。折射率的效應(yīng)相位差及透射率可由調(diào)整波長(zhǎng)及「洞」的長(zhǎng)度來(lái)改變，但兩種方法對(duì)「光學(xué)電晶體」均無(wú)甚價(jià)值。最重要的是，相位差也可用改變「洞」中材料的光學(xué)性質(zhì)來(lái)改變，這是到目前為止我們一直沒(méi)提到的。折射現(xiàn)象是大家所熟悉的。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。在介質(zhì)中，隨著波長(zhǎng)變短而速度變慢，頻率并不改變。藉著材料折射率的改變，而改變波長(zhǎng)，我們可改變洞中光束的相位差。適當(dāng)選擇材料折射率，「洞」中光束可以形成建設(shè)性或破壞性干涉。在分析光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，有一重要的量稱為「光學(xué)路徑長(zhǎng)度」（optical path length ）或簡(jiǎn)稱「光學(xué)長(zhǎng)度」（optical length）。在干涉計(jì)的「洞」中，它的「光學(xué)長(zhǎng)度」是實(shí)際長(zhǎng)度乘上材料的析射率。當(dāng)「洞」的光學(xué)長(zhǎng)度等于入射光半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，將會(huì)有完全建設(shè)性干涉。當(dāng)然有許多可能的「光學(xué)長(zhǎng)度」可以產(chǎn)生完全建設(shè)性干涉。當(dāng)光學(xué)長(zhǎng)度為兩個(gè)連續(xù)半波長(zhǎng)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(zhǎng)度」而改變。透射率與「光學(xué)長(zhǎng)度」的關(guān)系可由一個(gè)稱為Airy function的函數(shù)來(lái)描述（見圖三）這在「光學(xué)電晶體」建造中相當(dāng)重要。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(zhǎng)的點(diǎn)都含有一個(gè)陡直的高峰。在兩高峰間的函數(shù)值相當(dāng)?shù)?，且變化非常緩慢。因此，直到「光學(xué)長(zhǎng)度」達(dá)某一臨界值時(shí)，透射強(qiáng)度才急遽地增加。我們可以改變「洞」中材料來(lái)改變透射率，當(dāng)然這對(duì)光