量子计算机计划揭晓

在《银河系漫游指南》中，超级计算机“深思”被赋予了解决生命、宇宙和万物意义的挑战。正如粉丝们所知，答案是相当令人失望的42。但现在我们可能离自己制造这样一台计算机越来越近了。因为苏塞克斯大学的科学家们已经设计出了有史以来最强大的计算机。这是一台量子计算机，评论人士说，像它这样的机器将改变医学、电子商务领域，谁知道呢，可能会告诉我们生命、宇宙和一切的真正答案。伊兹·克拉克会见了项目负责人温弗里德·亨辛格。

温弗里德:它真的很大。现在，它填满了一个巨大的实验室，当我们建造一个大型机器时，它肯定会填满整个建筑物，也许会填满整个足球场。你可以把它看作是工程学的杰作;非常困难的工程。

仅在这一天，一个巨大的地堡被放置在伦敦市中心，展示了建造地球上最强大的计算机的蓝图。但是，这不是我们所知道的计算机。利用微芯片的平面和平面，科学家们可以利用被称为离子的带电原子，利用量子物理定律进行大量计算……

温弗里德:量子物理学是一个非常非常奇怪的理论，有着非常奇怪的预测。一个原子可以同时在两个不同的地方。所以你可以同时站在这里，也可以在家里吃早餐，这在量子物理的世界里是存在的。我们训练这些量子效应是为了制造一台非常非常强大的计算机，它与普通的传统计算机完全不同。

Izzie——这台量子计算机的关键在于，它的电路不仅可以像开关一样开或关，而且可以同时处于开和关的状态。这要归结于量子力学，它允许非常小的粒子同时处于不同的位置，在那里它们保持这些状态，直到它们被观察到或被干扰。这有点像抛硬币。硬币在空中时既是正面也是反面，但一旦它被抓住，就只能是正面或反面了……

温弗里德:你实际上看到的是一个非常真实的量子计算机模型，就像我们在苏塞克斯大学的实验室里看到的那样，它比外太空的真空要好。在这个真空系统内部有硅微芯片。我们已经开发了一种新方法，你给这些硅微芯片中的一个施加电压，我们用它们来产生电场，这些电场使单个带电原子，或离子，悬浮在表面之上。我们展示的是一种新型的量子计算方法。

伊兹-信息就是在这些小粒子上被编码的。我们的标准计算机携带的信息是以0或1为单位的位。量子计算机使用量子位或量子位，它们可以是0和1。以前，小规模的量子计算方法使用激光来帮助处理由这些量子比特进行的计算。然而，这在升级时带来了一些问题……

Winfried -想象一下，你想要建立一个大规模的量子计算机，这将需要数百万或数十亿个量子位。想象一下，你需要将数百万或数十亿束激光束对齐，其精度仅为人类头发宽度的百分之一。我们所做的就是去掉了使用这些激光束的所有要求取而代之的是施加在微芯片上的电压。

Izzie -因为这些量子位可以同时有多个值，所以可以在它们上面编码更多的信息。我们正在讨论的计算，即使是最快的超级计算机也需要数百万年才能计算出来。对于如此强大的计算机，你将需要一个相当大的电路板，称为模块。它是一个大而扁平的微芯片，包含许多离子移动的路径，以及允许这种移动的控制电子设备。他们的动作看起来就像吃豆人游戏。更多的模块意味着更多的离子，这就是提高计算能力的原因……

Winfried:我们开发了一种连接模块的新方法。传统上，人们认为你必须使用光纤，所以我们想出了一种新方法来做到这一点。我们利用电场连接将离子从一个模块移动到另一个模块，这样我们就能比目前最先进的技术快10万倍。这是我们第二个激动人心的突破。

Izzie—在某些方面，量子计算机的工作方式与基于输入运行计算的标准计算机类似。但是，多亏了量子，量子计算机可以存储的信息和它的能力都是无与伦比的。

想象一下，你正在公共电话簿上找一个人。标准流程是逐个浏览每个条目，直到找到合适的人。因为这些离子可以有多种状态，量子计算机将能够搜索每一个名字和数字，所以这是每一个可能的答案，所有这些都在同一时间。但是我们能用这些量子计算机做什么呢?

Winfried -量子计算机可以解决即使是最快的超级计算机也需要数十亿年才能解决的问题，所以这是一个完整的机会。例如，创造化学反应，比如创造新药。能够理解如何制作新材料;更坚固的材料，但更轻的材料。想想股票市场的优化——很快，经典计算机就会耗尽计算能力。这更像是获得了一种你以前没有的新能力……