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科技前沿:商用量子计算机技术初窥

来源:beareyes 编辑:陈晨 时间:2008-08-01

D-Wave和第一台商用量子计算机

Orion猎户座:传说上帝就是来自这里

    量子力学,它从一个最基本的层面上描绘了整个自然界是如何运作的。使用量子力学的法则构建的量子力学计算机不仅仅意味着它会工作在纳米水平。这也意味着量子力学计算机的每一个设备都要保持温度足够的寒冷,足以实现量子效应。这也就是说为什么这套由D-Wave公司制造的Orion量子计算机系统,运行在零下负250度的缘故。这个温度要比宇宙星际空间中大多数地方都要冷。宇宙空间中的绝对零度也仅为负273度。这台量子计算机与绝对零度非常之接近。

    D-Wave是全世界唯一从事商业量子计算的公司。总部位于加拿大的温哥华。去年该公司已经展示过16-qubit的量子计算机。该公司的CTO Geordie Rose表示,强大的量子级超级计算机,已经不是科幻小说中的虚构情节,现在已经可以第一次用于商业领域。今天D-Wave已经制造出了28-qubit的量子计算机,这标志着量子计算机很快会应用于真正的计算领域。

    qubit是量子位的意思,它与传统计算机中的bit位有些相似,qubit是量子计算机中最为基本的信息单元。由于量子可以同时具备两种存在的形态,因此标记有16-qubit能力的量子计算机就可以同时进行2的16次方运算。也就是同时进行64000次运算。需要注意的是,这是真正意义上的同时并行运算,传统的单核心计算机在同一时刻仅仅能进行一次运算。

    遥遥领先于其他量子计算的开发团队,D-Wave使用现有的半导体制造技术和芯片制造技术,代替了光电路、量子基点、激光容器或是其他要求苛刻的高端量子实验工具。D-Wave所面临的另一半问题是量子计算机的应用软件开发工作。前所未有的超强计算机,前所未有的海量数据处理能力。要想发挥出量子计算的优势,软件和算法也是相当重要的一个环节。目前D-Wave已经承诺即将发布新的量子计算机应用程序开发工具。

    D-wave所研发的量子处理器,其底部固定在过滤机和制冷单元上。因为整个架构都是沉浸在温度为3 Kelvin的液氮中,而芯片上的冷却单元更是将温度调节到了10 milliKelvin。

    Rose给量子计算机下了一个定义:量子是组成事物最为基本的粒子,是绘制自然界一切最为基本的语言。而在量子级别所打造的计算机,会给人留下深刻的印象,它的运算能力要远远超越传统的电脑。目前电脑的性能发展,受到了物理学定律的制约。我们的制造工艺技术再先进,也无法超越物理定律本身,因为他们的制造理论仅仅是处在经典物理学阶层。而到了量子计算机中,所使用的硬件服从的是量子力学原理。这些东西很微小,而且也十分寒冷,构建量子计算机需要异乎寻常的材料。

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