用鉆石做計算機芯片

　　“鉆石恒久遠，一顆永流傳。”不僅妙齡女郎迷戀鉆石，科學家們也愛上了鉆石。

　　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、運算能力卻超過巨型計算機的量子計算機，送到我們的日常生活中。而最新研究顯示，鉆石或許是量子計算機芯片的最好選擇。

　　3月22日，美國物理協(xié)會達拉斯會議上，科學家們展開大討論，試圖給量子計算機一顆最合適的心。

　　量子計算機是什么，它有什么好處?用一句詩意的話來回答就是，如果當前的普通計算機是單一樂器，量子計算機就像交響樂團，可以同時進行多種演奏。

　　我們知道，當前的計算機幾乎都采用二進制系統(tǒng)，數(shù)據在計算機中的呈現(xiàn)無非是0或1，而量子計算機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算能力。

　　例如，一個非常復雜的密碼體系，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。用目前的普通計算機，要算1000年才能算出來，而用量子計算機，就只需幾分鐘。

　　未來的量子計算機幾乎在瞬間就能從龐大的數(shù)據庫中找出重要信息?？茖W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)據呈爆炸級增長，量子計算機可以讓人們從“信息?！崩锔p易地精確搜尋到自己想要的信息。

　　同時，量子計算機的超級運算能力，可能極大地促進物理、化學、材料科學及生物學的發(fā)展?？茖W家們認為它應當首先被用于研究和設計用普通電腦無法模擬的復雜分子，比如新藥和高分子材料，隨后就應該能運用于更普通的消費產品上。

　　令人激動的種種應用前景，使全世界掀起了量子計算機研究熱潮，美國、日本等國投入了大量科研經費，惠普、IBM等公司也參與其中，希望在未來競爭中占據先機。

　　2009年11月15日，世界首臺量子計算機在美國正式誕生。這臺量子計算機的核心部件是鋁晶片，其計算準確率達到79%。

　　在3月22日美國物理協(xié)會達拉斯會議上，加州大學圣巴巴拉分校的學者大衛(wèi)·艾維薩洛姆(David Awschalom)指出，量子計算機的準確率完全可能達到85%～95%，如果人們把量子計算機芯片材料換成——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?！巴昝赖你@石并不是我們需要的。有瑕疵才是這項技術的關鍵所在?！贝笮l(wèi)說。

　　了解珠寶的人知道，鉆石中最常見的雜質是氮，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算機芯片材料。

　　做芯片當然不會是一整顆鉆石，而是用現(xiàn)代材料技術制備出的鉆石薄膜——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算機在常溫下工作，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”，但是也足夠長，IBM阿爾馬登研究中心的物理學家塞巴斯蒂安·羅斯(Sebastian Loth)說，“只需幾毫秒，就夠你做數(shù)百萬次操作了?！?/p>