用鉆石做計(jì)算機(jī)芯片

　　“鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳?！辈粌H妙齡女郎迷戀鉆石，科學(xué)家們也愛(ài)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(guò)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(guó)物理協(xié)會(huì)達(dá)拉斯會(huì)議上，科學(xué)家們展開(kāi)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(shī)意的話(huà)來(lái)回答就是，如果當(dāng)前的普通計(jì)算機(jī)是單一樂(lè)器，量子計(jì)算機(jī)就像交響樂(lè)團(tuán)，可以同時(shí)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(wú)非是0或1，而量子計(jì)算機(jī)的取值可以同時(shí)既為0又為1，這使得它具備無(wú)與倫比的運(yùn)算能力。

　　例如，一個(gè)非常復(fù)雜的密碼體系，要解開(kāi)它，就必須從幾十萬(wàn)億種可能答案中選出一個(gè)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(lái)，而用量子計(jì)算機(jī)，就只需幾分鐘。

　　未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)幾乎在瞬間就能從龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中找出重要信息?？茖W(xué)家們形容它能在“稻草堆中找到—根針”。眼下的信息時(shí)代，全球存儲(chǔ)的電子數(shù)據(jù)呈爆炸級(jí)增長(zhǎng)，量子計(jì)算機(jī)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(shí)，量子計(jì)算機(jī)的超級(jí)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?？茖W(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(wú)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(dòng)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(guó)、日本等國(guó)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(lái)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)。

　　2009年11月15日，世界首臺(tái)量子計(jì)算機(jī)在美國(guó)正式誕生。這臺(tái)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(guó)物理協(xié)會(huì)達(dá)拉斯會(huì)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(David Awschalom)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(guò)，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?！贝笮l(wèi)說(shuō)。

　　了解珠寶的人知道，鉆石中最常見(jiàn)的雜質(zhì)是氮，氮會(huì)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(huì)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(shuō)，科學(xué)家們?cè)阢@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(chǔ)量是目前硅芯片系統(tǒng)的數(shù)百萬(wàn)倍，同時(shí)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(kāi)發(fā)的其他量子系統(tǒng)，有時(shí)需要溫度接近絕對(duì)零度。

　　不過(guò)，鉆石芯片的壽命并不“恒久遠(yuǎn)”，但是也足夠長(zhǎng)，IBM阿爾馬登研究中心的物理學(xué)家塞巴斯蒂安·羅斯(Sebastian Loth)說(shuō)，“只需幾毫秒，就夠你做數(shù)百萬(wàn)次操作了。”