登陆注册
5527200000023

第23章 光计算机和量子计算机

光计算机是由光子元件构成的,利用光信号进行运算、传输、存储和信息处理的计算机。光计算机的运算器件、记忆器件和存储设备的工作都是用光学方法来实现的,也就是利用光子代替电子传递信息的计算机。光计算机具有电子计算机的全部功能。但由于光子以每秒30万公里的速度平行传播,是电子运行速度的300倍,所以,光计算机与电子计算机相比,具有以下几个突出特点:

光计算机具有NXN的并行处理能力。光的平行传播性,可以保证成千上万条光同时穿越一块光子元件的不同通道而不会互相干扰。

光计算机计算精度高,运算速度极快。比现行电子计算机运算速度快一千倍。

光的信息携带能力强。光通道携带的信息比电通道多2×104倍,光子存储器能够快速和并行存取数据。

光计算机按工作原理可分为模拟式和数字式两种。模拟式是利用光学图像的二维性直接进行运算,而数字式完全采用电子计算机的技术结构,只是用光子逻辑元件取代电子逻辑元件。在20世纪80年代欧洲就开始研制光计算机,据悉,1984年5月欧洲八所大学联合研制成了世界上第一台光计算机。90年代初美国也研制出了光计算机的模型机。目前,单元的光学逻辑器件、光开关器件、光存储器件已经问世;作为光计算机的外部存储设备的光盘技术已相当成熟。21世纪光计算机的应用将会成为现实。

如果计算机的体积在将来要进一步变小,计算机元件的尺寸也会相应变得非常之小。不过,当计算机微型化发展到一定程度时,就必须用新技术来补充或取代现有的技术。80年代初,经过美国阿贡国家实验室的研究,证明了一台计算机原则上可以以纯粹量子力学的方式运行。由于微小的粒子(如原子)只能以分立的能态存在,当原子从一个能态变到另一个能态时,要吸收或放出光子,而量子波又具有迭加性,一位量子信息只有两种可能情况中的一种,类似于数学的二进制。研究人员利用粒子的自旋转,成功地进行了简单的两位量子的逻辑运算。实验证明可以建立通用量子逻辑门(NOT、COPY、AND),再通过光纤把这些量子逻辑门连在一起,穿过光纤或单个光子能够把信息位从一个逻辑门运送到另一个逻辑门。这样,在理论上就可以成为一台量子计算机了。

量子计算机是通过使处理数字信息的人们熟知的分立特性与量子力学奇异的分立特性相对应而进行计算的。在量子计算机中半翻转的量子位则开辟了新型计算的途径。量子计算机具有量子并行性和运行速度非常快的特点,它可以用于模拟其他的量子系统,可以用于大数的分解因子。现在量子计算机正在研制实验阶段。

同类推荐
  • 走进信息化时代(趣味科学馆丛书)

    走进信息化时代(趣味科学馆丛书)

    “趣味科学馆”丛书,是一套自然科学獒读物。丛书包罗科学的多个领域,涉及“信息化”、“绿色革命”,“发明”、“生态资源”、“航天”、“军事”、“日食、月食”等当下热门关键词。这本《走进信息化时代》由刘芳主编,为该系列丛书之一,有引领读者关注热点、提升其认识水平的现实价值。《走进信息化时代》内容涉及信息化领域的各个侧面,并进行合乎逻辑的排列组合。文字浅显易懂、生动活泼。
  • 自然密码百科(奥秘世界百科)

    自然密码百科(奥秘世界百科)

    宇宙天地和自然世界真是丰富多彩、纷繁庞杂,使我们对于那许许多多的难解之谜,不得不密切关注和发出疑问。人们总是不断地去认识它,勇敢地去探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于许多奥秘还是难以圆满解答。人们都希望发现天机,破解奥秘。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,推进了科学技术的大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。正如达尔文所说:“我们认识自然界的固有规律越多,这种奇妙对于我们就更加不可思议。”科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。
  • 万物家史

    万物家史

    本书多侧面、多层次、全方位、深入浅出地介绍了各门学科的发展史。对每一门学科的起源、脉络以及各学科间的互动做了系统、明晰的梳理。
  • 天体密码破译

    天体密码破译

    宇宙的无限魅力就在于那许许多多的难解之谜,使我们不得不密切关注和发出疑问。本书包括太阳与人类的关系、日食形成的原因、恒星起源的假说、解释星系撞击、陨星坠落会伤人吗等内容,去伪存真地将未解之谜与科学研究结合起来,非常适合广大青少年读者阅读和收藏。
  • 生长在海洋中的植物(认识海洋系列丛书)

    生长在海洋中的植物(认识海洋系列丛书)

    以海洋、海洋中的植物、动物、食物链、矿藏、海洋中的科学以及人类在海洋中发生过的战争为主要加工、编辑素材。将海洋的神秘、浩瀚以及与人类的关系进行梳理、叙述。把最大的生物——鲸鱼、最凶猛的海洋动物——鲨鱼、美丽的珊瑚、大洋底部的锰结核,等等,一一呈现给读者。
热门推荐
  • 战法牧之旅

    战法牧之旅

    战法牧的经典组合?也许只是几个人的小打小闹的组合吧!
  • 花渔剑

    花渔剑

    孤单的小木鱼协奏曲……思念你的温柔,伤感你的忧愁。。抱歉6
  • 我老公是个坏小子

    我老公是个坏小子

    校园之恋,还没想好简介,求支持,求收藏,求票票~~重要的事说三遍!
  • 天荒少年传

    天荒少年传

    穿越后的相反人生,异时空的崛起之路。少年走出天荒,逆天而行。
  • 重生都市之最强主宰

    重生都市之最强主宰

    (全新流派)九天之上有一条星河,星河之间有十二颗圣星,千万颗星辰。这里的每个人都是一名圣修者。每升入一个境界,便可沟通一颗圣星,引用星辰之力!传说,当十二颗圣星均被沟通后,则能够引用星河之力,甚至能打开那扇通向圣道,成上巅峰的“星穹之门”!而这里,也随之被称为“圣域”,——与现实世界平行的世界......高中生洛炎,偶然得知自己的体内被植入了一颗神秘的圣心,从此宁静的生活变得波涛不平。一份跨越两界的情感,一段拯救危机的征程。当女神的灵魂进入躯体时,当命运的罗盘开始转动时,一切就此开始
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 巫女皇妃三国郭嬛传

    巫女皇妃三国郭嬛传

    她,是解厄巫女,是天煞孤星,是他十世留下的月下姻缘;她,是世间最强英雄与最美女子的后人,他的父亲,却是她的仇人;他,是世间君王,是柔情百端,是她驻足的那座石桥。他与她,在这三国三界之中,是乱世的迷途羔羊;她与他,是皇家后院深宫,恩怨情仇的两端。乱世之中,一个女孩,需要经历多少,才能成长为一个真正的女人?三国-郭嬛,一个谜一般的女子;在这仙妖的三国,将成为深宫的主宰。“我若负你,定让天雷炸我、神鹰啄我,直到那世间的尽头。”“三界之内,若有人欺你,我必让这三界沉沦,换你周全!”“我是天煞孤星的命,缘何值得你的怜爱?”“六道众生,三千弱水,我只取你这一瓢饮!”
  • 腹黑弟弟太危险

    腹黑弟弟太危险

    出一趟国,回来之后自己的弟弟居然变成了干妈家的孩子,对于这一点,夏樱沫表示她有点接受不了。“洛希辰,你干嘛?”“拉你的手啊!”某男理所应当地说。“洛希辰!”“我在!”“洛希辰!”“老婆叫为夫有什么事?”说好的禁欲系男神呢?
  • 王爷追妻路:跑了个王妃

    王爷追妻路:跑了个王妃

    一觉醒来,她居然穿越了!真是鸟大了什么林子都有,哇不错不错还是王妃,什么!爹不疼娘不爱小妾欺头上?那就,灭!书房内“王爷,王妃逛青楼去了。”管家惶恐的说。“无碍。”某王爷淡淡的说着。“王爷,王妃把侧妃都遣散了。”侍卫长额头冒汗的说。“她开心就好。”某王爷毫不在意的说着。“王,王,王爷,王妃跑了!”“什么!她还真是胆肥了!”某王爷勾唇一笑,你能跑去哪里?
  • 请君好评

    请君好评

    辞别一年,新作开坑,正式回归。有存稿,请君宽心。本文非要归类的话大概是魔幻悬疑吧,高冷毒舌系男主+面瘫傲娇萝莉组合,单元故事加主线。HE,双C,不喜勿入,轻松向。【片段】阳光正好,一杯红茶加甜点,左手书卷右手顺猫,人生最是惬意不过。某人默默坐下,掏出诱人的冰淇淋,一勺一勺浅尝。玲珑忍不住侧目:好吃吗?某人:想要?玲珑惊讶:可以?将最后一勺缓缓送入口中,得意笑道:求我。玲珑黑脸,扭过头:切,言哥哥会买。某人:。。。。。。站起身,四周瞬间降温。玲珑被人掐住小脸蛋,瞪眼:你.......唔。某人满意舔了舔溢出的冰淇淋:甜吗?玲珑爆红脸蛋,最后轻声:没尝到。某人眯了眯双眸,将人抱起,低语:那就继续。