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《每秒高達(dá)100億次操作酷不酷?.doc》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、每秒高達(dá)100億次操作酷不酷? 每秒10億次操作并不酷。知道什么是酷么?每秒高達(dá)100億次操作。 這是對(duì)新型計(jì)算技術(shù)的一種承諾,它使用激光脈沖來(lái)制作計(jì)算的基本單元,也就是1比特,它可以以1千兆次/秒的速度在開啟和關(guān)閉狀態(tài)之間進(jìn)行切換,或著說(shuō),在“1”和“0”的狀態(tài)之間切換。這比現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中的位數(shù)快大約100萬(wàn)倍。 常規(guī)計(jì)算機(jī),包括計(jì)算器、用于閱讀本文的智能手機(jī)和筆記本電腦等所有設(shè)備,都以1s和0s為單位進(jìn)行運(yùn)作。他們所做的一切,從解決數(shù)學(xué)問題,到表示視頻游戲的世界,都是一個(gè)非常復(fù)雜的1或0的集合,或者說(shuō)“是”或“不是”的集合。2018年,一臺(tái)典型的
2、計(jì)算機(jī)可以使用硅片來(lái)執(zhí)行每秒10億次以上的操作。 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,研究人員將紅外激光脈沖照射在鎢和硒的蜂窩狀晶格上,使得硅芯片像普通的計(jì)算機(jī)處理器一樣從“1”狀態(tài)切換到“0”狀態(tài),根據(jù)在5月2號(hào)Nature上發(fā)表的文章顯示,這種方式可以使計(jì)算機(jī)的速度提高上百萬(wàn)倍。 這是電子技術(shù)如何在蜂窩晶格中表現(xiàn)的技巧?! ≡诖蠖鄶?shù)分子中,在它們周圍的軌道中的電子可以跳進(jìn)幾種不同的量子態(tài),或者當(dāng)它們興奮時(shí),它們就會(huì)跳躍到“假想旋轉(zhuǎn)”。可以通過(guò)假象來(lái)更好的理解這些狀態(tài),就好像分子周圍本身存在一些循環(huán)的賽道。研究人員將這些賽道稱為“山谷”,并將對(duì)其的操縱稱為“valley
3、tronics”?! ‘?dāng)不受歡迎時(shí),電子可能會(huì)靠近分子,進(jìn)入一個(gè)懶惰的賽道。但是,如果用一些方法激發(fā)那個(gè)電子,比如用閃光燈,這個(gè)操作將會(huì)消耗電子的外部軌道上的一些能量?! ℃u硒晶格周圍只有兩條軌道供激發(fā)的電子進(jìn)入。以紅外光的一個(gè)方向閃爍晶格,電子將跳到第一條軌道上。用不同的紅外光定向閃光,電子會(huì)跳到另一個(gè)軌道上。理論上,計(jì)算機(jī)可以將這些軌跡視為1和0。當(dāng)軌道1上有電子時(shí),它就代表1。當(dāng)它在軌道0上時(shí),它就代表0。 至關(guān)重要的是,這些軌道(或山谷)緊密結(jié)合在一起,在電子在失去能量之前不需要在它們之上運(yùn)行很長(zhǎng)的時(shí)間。根據(jù)論文中的內(nèi)容顯示,當(dāng)用一種紅外光脈沖
4、閃爍晶格時(shí),電子將跳到軌道1上,但是它只會(huì)在這個(gè)軌道上循環(huán)幾飛秒的時(shí)間,然后返回到靠近原子核的軌道上的未激發(fā)狀態(tài)。飛秒速度是千億分之一秒,甚至不足以讓一束光穿過(guò)單個(gè)紅血球?! ∫虼?,電子不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間停留在軌道上,但是一旦它們?cè)谲壍郎?,額外的光脈沖將會(huì)使它們有機(jī)會(huì)回到未激勵(lì)狀態(tài)之前的狀態(tài),并在兩個(gè)軌道之間來(lái)回變換,直到它們有機(jī)會(huì)回到那個(gè)非興奮狀態(tài)。這一切都是以一種難以置信的速度進(jìn)行一遍又一遍的閃爍:1-0-0-1-0-1-1-0-0-0-1,而這正是計(jì)算機(jī)的那些東西。研究人員表示,在這類材料中,它的發(fā)生速度可能比現(xiàn)代芯片快得多。 研究人員還提出了他們的晶格
5、可以在室溫下用于量子計(jì)算的可能性。這是量子計(jì)算的圣杯,因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)都需要研究人員首先將其量子位冷卻至接近絕對(duì)零度,即最冷的可能溫度。研究人員表明,理論上可能激發(fā)這個(gè)晶格中的電子使其在1軌道和0軌道上“疊加”,或者同時(shí)在兩條軌道上,模糊地進(jìn)行模糊狀態(tài)的處理,這正是量子計(jì)算的關(guān)鍵?! ∵@項(xiàng)研究的主要作者,德國(guó)雷根斯堡大學(xué)物理學(xué)教授RupertHuber在一份聲明中表示:“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,我們看到了引入量子信息器件的實(shí)際可能性,這些器件的運(yùn)行速度比單個(gè)光波的單次振蕩更快。然而,研究人員實(shí)際上并沒有以這種方式執(zhí)行任何量子操作,所以室溫量子計(jì)算機(jī)的想法仍
6、然完全是理論上的。事實(shí)上,研究人員在其晶格上執(zhí)行的經(jīng)典(常規(guī)型)操作,也就是在1和0之間的來(lái)回切換,是毫無(wú)意義的。晶格仍然沒有用來(lái)計(jì)算任何東西。因此,研究人員仍然必須證明它可以用于實(shí)際的計(jì)算機(jī)?! ”M管如此,這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以在迄今為止無(wú)法實(shí)現(xiàn)的情況下為超快速的傳統(tǒng)計(jì)算,甚至是量子計(jì)算打開一個(gè)大門。