量子计算机在试管内起步 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：科技成果巡礼

　　量子计算机在试管内起步
鲍景新
编者按：科学技术不断发展，改变着人类社会和生活的方方面面。在新世纪，各国都更加重视科技，加大对科研的投入，希望依仗其“魔力”，在全球竞争中走在前列；新技术、新材料、新工艺因而更快地涌现出来。我们今天开始推出“科技成果巡礼”系列报道，请专事科技信息分析与研究的专家有选择地介绍具有重要影响的新成果，以推动人们关心科学，关注科技对人类未来的影响。
　　去年12月20日，美国IBM公司宣布该公司的阿尔美登研究所成功地进行了量子计算机的复杂运算。IBM的科学家将专门设计的多个分子放在试管内作为7个量子bit（比特）的量子计算机进行“绍氏算法”运算，结果准确地确认出整数15的因数为3和5。
　　量子计算机是根据原子或原子核所具有的量子学特性来工作。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。量子计算机运用的正是粒子的这种量子力学状态，例如光子的极化状态和原子的自旋等来表示0和1，这时，粒子称之为量子比特。在量子效应的作用下，量子比特可同时处于0和1这两种相反的状态，这是一种不确定的超态。对这种超态粒子进行测量时，粒子会由于测量导致的扰动而脱离不确定的超态，从而呈现出清晰明确的0或1状态。打一个比方，如果一只老鼠准备绕过一只猫，按照经典物理理论，它要么从左边要么从右边穿过。而按量子理论，它可以同时从猫的左边和右边穿过。
　　真正的量子计算机与传统计算机外形上有较大的差异：它没有传统计算机的盒式外壳，看起来像是一个被其他物质包围的巨大磁场；它不能像现在计算机那样利用硬盘实现信息的长期存储。但它自身独特的优点，吸引了众多的国家和实体投入巨大的人力、物力去研究。
　　首先，量子计算机处理数据不像传统计算机那样分步进行，而是同时完成，这样就节省了不少时间，适于大规模的数据计算。其次，量子计算机的问世还可解决困扰传统计算机微型化、集成化的难题。最后，量子计算机系统的某部分发生故障时，输入的原始数据会自动绕过该部分，进入系统的正确部分进行正常运算。
　　尽管目前量子计算机的研究仍处于实验室阶段，但不可否认终有一天它必然会取代传统计算机走入寻常百姓家。据专家预见，在不远的将来，会出现一种工业，可以将量子计算设备嵌入到任何东西当中去，不必再像现在这样将一台个人电脑放在桌上，也许到那时桌子本身就是一台计算机，汽车轮胎可以计算速度和闸动力，医生可以将量子微型计算机插入到人体血液中以杀死肿瘤细胞……尽管现在这些还只是科学幻想中的故事，但大多数专家相信在2020年以后，这些领域的发展将非常迅速。
　　（作者单位为中国科学技术信息研究所）