“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳。”不僅妙齡女郎迷戀鉆石，科學(xué)家們也愛上了鉆石。
他們目前正在做的最重要工作之一，就是把像筆記本電腦一樣小巧輕便、運(yùn)算能力卻超過巨型計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)，送到我們的日常生活中。而最新研究顯示，鉆石或許是量子計(jì)算機(jī)芯片的最好選擇。
3月22日，美國物理協(xié)會達(dá)拉斯會議上，科學(xué)家們展開大討論，試圖給量子計(jì)算機(jī)一顆最合適的心。
量子計(jì)算機(jī)是什么，它有什么好處?用一句詩意的話來回答就是，如果當(dāng)前的普通計(jì)算機(jī)是單一樂器，量子計(jì)算機(jī)就像交響樂團(tuán)，可以同時進(jìn)行多種演奏。
我們知道，當(dāng)前的計(jì)算機(jī)幾乎都采用二進(jìn)制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的呈現(xiàn)無非是0或1，而量子計(jì)算機(jī)的取值可以同時既為0又為1，這使得它具備無與倫比的運(yùn)算能力。
例如，一個非常復(fù)雜的密碼體系，要解開它，就必須從幾十萬億種可能答案中選出一個正確的答案。用目前的普通計(jì)算機(jī)，要算1000年才能算出來，而用量子計(jì)算機(jī)，就只需幾分鐘。
未來的量子計(jì)算機(jī)幾乎在瞬間就能從龐大的數(shù)據(jù)庫中找出重要信息。科學(xué)家們形容它能在“稻草堆中找到—根針”。眼下的信息時代，全球存儲的電子數(shù)據(jù)呈爆炸級增長，量子計(jì)算機(jī)可以讓人們從“信息海”里更輕易地精確搜尋到自己想要的信息。
同時，量子計(jì)算機(jī)的超級運(yùn)算能力，可能極大地促進(jìn)物理、化學(xué)、材料科學(xué)及生物學(xué)的發(fā)展。科學(xué)家們認(rèn)為它應(yīng)當(dāng)首先被用于研究和設(shè)計(jì)用普通電腦無法模擬的復(fù)雜分子，比如新藥和高分子材料，隨后就應(yīng)該能運(yùn)用于更普通的消費(fèi)產(chǎn)品上。
令人激動的種種應(yīng)用前景，使全世界掀起了量子計(jì)算機(jī)研究熱潮，美國、日本等國投入了大量科研經(jīng)費(fèi)，惠普、IBM等公司也參與其中，希望在未來競爭中占據(jù)先機(jī)。
2009年11月15日，世界首臺量子計(jì)算機(jī)在美國正式誕生。這臺量子計(jì)算機(jī)的核心部件是鋁晶片，其計(jì)算準(zhǔn)確率達(dá)到79%。
在3月22日美國物理協(xié)會達(dá)拉斯會議上，加州大學(xué)圣巴巴拉分校的學(xué)者大衛(wèi)·艾維薩洛姆(DavidAwschalom)指出，量子計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確率完全可能達(dá)到85%～95%，如果人們把量子計(jì)算機(jī)芯片材料換成——鉆石。
不過，用作芯片的鉆石，與珠寶店里熠熠生輝的鉆石可不一樣。“完美的鉆石并不是我們需要的。有瑕疵才是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵所在。”大衛(wèi)說。
了解珠寶的人知道，鉆石中最常見的雜質(zhì)是氮，氮會讓鉆石顏色發(fā)黃。而氮也能讓鉆石成為絕佳的量子計(jì)算機(jī)芯片材料。
做芯片當(dāng)然不會是一整顆鉆石，而是用現(xiàn)代材料技術(shù)制備出的鉆石薄膜——大約幾百納米厚，幾平方厘米大小。大衛(wèi)介紹說，科學(xué)家們在鉆石上故意制造出原子大小的瑕疵，再充入氮原子。這些充氮鉆石的信息儲量是目前硅芯片系統(tǒng)的數(shù)百萬倍，同時信息處理速度也是后者的數(shù)十倍。
而且，鉆石的高度穩(wěn)定性，可以讓以它為芯片的量子計(jì)算機(jī)在常溫下工作，而目前正在開發(fā)的其他量子系統(tǒng)，有時需要溫度接近絕對零度。
不過，鉆石芯片的壽命并不“恒久遠(yuǎn)”，但是也足夠長，IBM阿爾馬登研究中心的物理學(xué)家塞巴斯蒂安·羅斯(SebastianLoth)說，“只需幾毫秒，就夠你做數(shù)百萬次操作了。”
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