【文章內(nèi)容簡介】 。：一種將入射光束分成等強度的反射光束和透射光束的光學(xué)裝置，并且在分束過程中光的總強度不衰減。：量子物理預(yù)示著宇宙帶有不可消除的隨機性。這一理論使我們得以計算一個給定觀察的概率。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。實際概率可通過對概率幅平方而得到，它必然是一個非負(fù)數(shù)。：自旋是一個與物理系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)對稱性相對應(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新特性。在某種情況下，自旋只能取兩個分立的值。：在古典物理學(xué)中，光是一種電場和磁場的自激波。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固定軸，且垂直於傳播方向則這束光處於平面偏振。：尋找大整數(shù)的質(zhì)數(shù)因子。如果這個數(shù)有許多位這將是一個非常難以求解的問題。但是檢驗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)的一個重要工具。：愛因斯坦通過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光子的能量。光強決定了光束中光子的數(shù)目。(ebit)：一個糾纏位元就是對一個兩系統(tǒng)的量子糾纏態(tài)的一部分做測量，由測量結(jié)果(是,否)所獲得的二進(jìn)制數(shù)。：一次測量如果等可能地產(chǎn)生兩種相飭的結(jié)果，就需要一個位元的訊息來存儲這個結(jié)果。然而在一個量子態(tài)中，兩種互斥結(jié)果可以用兩個概率幅來編碼。在這種情況下這個量子態(tài)就編碼成了一個量子位元，而它在實驗上并不同於一簡單的硬幣投擲。：如果一個物理系統(tǒng)由若干個相同的子系統(tǒng)構(gòu)成，子系統(tǒng)之間存在關(guān)聯(lián)，并且這些關(guān)聯(lián)通過兩種或更多種途徑實現(xiàn)，則這個復(fù)合系統(tǒng)處於一種由不同途徑關(guān)聯(lián)在一起的疊加態(tài)，這個態(tài)被稱為是糾纏的。糾纏是量子物理的關(guān)鍵特徵，這使得量子計算比古典計算強大的多。糾纏所導(dǎo)致的物理影響仍然沒有完全弄清楚。：量子理論指出物理世界是不可約地隨機的。即是說對於一個物理態(tài)無論我們對其了解的如何詳盡，都無法使得對這個態(tài)的所有可能的測量都具有確定的結(jié)果。并且測量結(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算。 2007/9/14 被 g950g950 最后編輯 | 查看全部g950g950 (組長) 2007/9/11 3樓 舉報 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)了一個新的方法來操作量子位：藉由現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)的光通訊技術(shù)，他們可以使用脈沖光來控制量子位，并藉此加速量子電腦的運作速度。剩下的像幾秒鐘就可以破解一般電腦算到死的密碼啦、同時多重運算啦的優(yōu)點我們就省略了。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)會造成國家和個人安全威脅。 過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。量子小圓點是神秘的科學(xué)絨毛對大多數(shù)人來說他們是很難理解的：基本上他們是對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更多的復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)時，梁本身形成一種光網(wǎng)絡(luò)有計算能力、它經(jīng)過量子小圓點。 當(dāng)最后的創(chuàng)立學(xué)說的設(shè)備被建造，潛在需要數(shù)千個量子小圓點(精確的數(shù)目現(xiàn)在是科學(xué)辯論的問題)時,輕的梁本身將被相當(dāng)于一個疑問譯成代碼。這有點象是factorization號碼或者數(shù)列對查找。那時送對全部可能的答案到被計算的量子小圓點。答案然后立即讀在遠(yuǎn)的邊上。通過編碼順序在以這種方法的排序之后，甚至極其復(fù)雜的問題，今天使用古典超級電腦可能要花費許多年才能解決的答案，可以被在幾微微秒鐘內(nèi)計算完畢。這種特別的方法的一個優(yōu)點是他是用非常廉價的二極管激光用來作光源。可持續(xù)超頻的熱量比率大約是：一個1000 GHz處理器下操作的頻率所產(chǎn)生的熱量。使用這項技術(shù)的將來的設(shè)備可能由于極其低的熱能生產(chǎn)被用來作為3維陣列來建立。只有一個單個的光子被要求做光門(qubit)接通。用來接通光門(qubit)的能量是1018焦耳。換句話說：在1 GHz 操作只需要一瓦特的1 billionth。在這個地區(qū)的研究的一條競爭的線接近來自被困住的離子(朱蕉) 在大的真空里操作，相信雖然它的計算能力是比用這種方法低的幾項重要的命令，但是離子(朱蕉) 將對于最初成功證明是更可能。是這個解決辦法的結(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驗室里工作。 研究人員目前正著手做這項技術(shù)的將來的用途。這些包括穿的量小圓點說明激光，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算機的基礎(chǔ)。國家安全代理(NSA)提供資金給這項工程、軍隊研究室，科學(xué)研究的空軍辦公室和海軍研究實驗室。適合這那些研究工程被因為鄧肯鋼和3位高級研究人員以及十位大學(xué)生來進(jìn)行實驗。調(diào)查研究工作被展開并且分布在不同的場所。圣地亞哥大學(xué)處理理論。海軍研究實驗室處理量子小圓點物理學(xué)。并且密西根大學(xué)著手做計算部分。大家的共同努力將繼續(xù)在實際應(yīng)用里使用的量子小圓點的數(shù)量直到被發(fā)現(xiàn)成功為止，美國在這項工程提供資金方面大約每年花費800，000美金。 2007/9/14 被 g950g950 最后編輯 | 查看全部g950g950 (組長) 2007/9/11 4樓 舉報 光算機（optical puter）利用光線而不用電流的計算器可以每秒處理一兆次運算，關(guān)鍵部分──模擬電晶體的光學(xué)設(shè)計已經(jīng)完成。過去四十年來，數(shù)位計算器的發(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)為計算器必然是電子元件組合而成。事實上，計算器用來執(zhí)行任務(wù)的算術(shù)及邏輯運算也可用許多其他的方法來達(dá)成。自1970年代中期，以鐳射光束來代替電流傳遞信號的可能性日趨厚厚。能夠比電子計算器快一千倍是開發(fā)這種光算機強而有力的誘因。能夠傳遞兩種不同狀態(tài)的開閉元件（switch）是任何數(shù)位計算器的基本元件。計算器運算的速度受限制于開閉元件改變狀態(tài)所需的時間。事實上電子計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法在快于109秒內(nèi)改變狀態(tài)。而一個模擬電晶體功用的光學(xué)設(shè)計卻能在1012秒內(nèi)改變狀態(tài)。我們曾發(fā)展出實驗性質(zhì)的「光晶體」（optiual transistor），那是用入射鐳射光束的微小改變來決定元件的開或閉。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)光強度增加時折射率會改變。藉著正確地選擇晶體及鐳射波長，利用折射率的改變，透射光強度會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。實驗性的設(shè)計曾達(dá)到狀態(tài)交換的時間為幾個1012秒。 光晶體固然可以用來建造原理與目前電子計算器相同但較快速的計算器，而在較遠(yuǎn)的將來它可能會改變計算器本身的結(jié)構(gòu)。每一個單獨的光晶體能夠同時做許多個開閉工作，而電子元件一次只能處理一個信號。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，用在電子計算器的電晶體只有兩種輸出狀態(tài)。這種超過兩個輸出狀態(tài)之設(shè)計的采用，將會導(dǎo)至一個新的計算器邏輯系統(tǒng)的產(chǎn)生。除了光晶體外，建造光算機還需要許多線路元件。在HeriotWatt大學(xué)的實驗室，我們曾以試驗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，在很短的時間內(nèi)，光算機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，計算器的三種基本功能是算術(shù)運算、邏輯運算及資料的存貯。這些全都是由含有兩個穩(wěn)定輸出狀態(tài)的元件所達(dá)成。在算術(shù)運算中，這兩個狀態(tài)代表二進(jìn)位系統(tǒng)的「0」和「1」。在判斷邏輯的命題時，各代表「真」與「偽」。算術(shù)與邏輯運算的結(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)，一計算器用來判斷命題真?zhèn)?，只用三個「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)，一個敘述所有的部分為真時，敘述方為真。在「或」函數(shù)，只要敘述中任何一個部分為真，敘述便為真。在「反」函數(shù)中，一個敘述的「真假值」被掉換。更復(fù)雜的運算例如加減法運算，都能用這三個基本函數(shù)建構(gòu)起來。一個計算器必須具備能以物理形式來代表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「邏輯函數(shù)」的較大零件。這些元件顯然要有兩個能夠容易分辨的輸出（兩個狀態(tài)）。如果計算器要快，則狀態(tài)交換的時間要短。再考慮其他因素，一個最好的開閉元件應(yīng)是體積最小、最易于制造、且消耗最小功率。第一個實用的電子開閉元件是真空管，慢而且大，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)臒崃浚绊懯褂脡勖?。所以用真空管做成的計算器，體積大而計算能力小。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，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」操作所需時間自109～106秒，視其大小、材料、設(shè)計、狀態(tài)交換功率而定。理論上最快能在每一秒內(nèi)做十億次運算。實際上的速度則遠(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，因此交換時間顯著的降低，將不會來自電晶體設(shè)計上的微小改變，而將來自新的交換技術(shù)。一個改變的可能性是以其他的媒體取代電流來攜帶信號。任何信號所能達(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操作具有許多電晶體功能的開閉元件。這個設(shè)計可在兩個明顯的輸出狀態(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、簡單的「邏輯閘」。干涉計光晶體的起點是精巧而廣泛應(yīng)用的法布立拍若干涉計（interferometer）──由法國物理學(xué)家法布立（C. Fabry）及拍若（A. Perot）于1896年所發(fā)明。最簡單的干涉計是由兩面鏡子，隔一距離平行排列，再將能使某特定波長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?，F(xiàn)在暫且不管「洞」的材料，而考慮一束光撞擊到干涉計第一面鏡時的情形。我們假設(shè)此鏡反射90％的入射光，而讓 10％的入射光通過。（這樣的比例相當(dāng)接近于我們所真正使用的。）現(xiàn)在透射過的部分以原來1/10的強度進(jìn)入干涉計內(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)干涉計的事實，則干涉計對光學(xué)計算器并無所助益，它的透射強度只能由改變鏡片的性質(zhì)來改變。但事實上，「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。在真正的干涉計中，它們彼此互相作用，影響「洞」中的光強度，也影響透射率。如果入射光垂直進(jìn)入前鏡，則光將不會折曲，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決定。波峰對波峰、波谷對波谷的重疊是建設(shè)性干涉，波峰對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的振幅是所有成分光波在該點振幅的總和。干涉對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，洞中的光強度將為零(見圖二 b )。如果是完全建設(shè)性干涉，則洞中光強度將十倍于入射光。既然后鏡透射1/10的光，在「完全建設(shè)性干涉」中透射光強度將等于入射光強度(見圖二 c )。折射率的效應(yīng)相位差及透射率可由調(diào)整波長及「洞」的長度來改變，但兩種方法對「光學(xué)電晶體」均無甚價值。最重要的是，相位差也可用改變「洞」中材料的光學(xué)性質(zhì)來改變，這是到目前為止我們一直沒提到的。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光在介質(zhì)中速率的比值。在介質(zhì)中，隨著波長變短而速度變慢，頻率并不改變。藉著材料折射率的改變，而改變波長，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，有一重要的量稱為「光學(xué)路徑長度」（optical path length ）或簡稱「光學(xué)長度」（optical length）。在干涉計的「洞」中，它的「光學(xué)長度」是實際長度乘上材料的析射率。當(dāng)「洞」的光學(xué)長度等于入射光半波長的整數(shù)倍時，將會有完全建設(shè)性干涉。當(dāng)然有許多可能的「光學(xué)長度」可以產(chǎn)生完全建設(shè)性干涉。當(dāng)光學(xué)長度為兩個連續(xù)半波長的整數(shù)倍的中間值時，會有完全破壞性干涉，于是透射強度隨著「光學(xué)長度」而改變。透射率與「光學(xué)長度」的關(guān)系可由一個稱為Airy function的函數(shù)來描述（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，在每一個對應(yīng)于整數(shù)倍半波長的點都含有一個陡直的高峰。在兩高峰間的函數(shù)值相當(dāng)?shù)停易兓浅＞徛?。因此，直到「光學(xué)長度」達(dá)某一臨界值時，透射強度才急遽地增加。我們可以改變「洞」中材料來改變透射率，當(dāng)然這對光