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电子计算机、量子计算机,及计算速度的发展
1.“电子计算机”的基本原理
利用电子管之类有“开、关”2性,可表达“0、1”数字,的特性,而能由多个这类器件同时运行,就能建立起“2进位制”,表达、处理各种数字,运算的符号、程序,而进行计算。
巨大数量的这类器件同时并行、运算,例如,这类同时运算器件的数量为n,就能按2^n倍提高每次运算量,而相应地提高运算速度,而快速地进行各种计算,n越大,计算速度就相应地增快。
这就是通常“电子计算机”能用以进行快速计算的基本原理。
2.建立更多数字进位的编码,急剧提高计算速度
由化学的分子各特性或生物的DNA,等,都可能有各自相应的特性,而有可能建立更多位数字进位的编码。
若能建立n*进位的编码,这类同时运算器件的数量为n,就能按n*^n倍提高每次运算量;每次的计算量,就是按“2进制”的n*^n/2^n倍增大,而使计算速度相应地提高,例如,n*=10,n=100,则增大10^100/2^100倍=5^100倍,就是惊人的数字。
但是,如何能同时建立这样更多个、更多位数字进位的编码?如何能快速地确定各个编码的数字?就是极大地提高运算速度,希望解决,可能解决,必须解决,而尚未解决,且难于解决的问题。
3.“量子计算机”的基本原理
(3,1) 所谓“波函数”可建立更多数字进位的编码,急剧提高计算速度
由大量同种粒子时空“相宇”统计得到的“显含时的最可几分布函数”,即:所谓“波函数”。
波函数是具有e^(a+ibx)形式的函数,按欧拉公式:e^(a+ibx)=A(cos(bx)+isin(bx)),
A=e^a就是该波函数的振幅。
cos(bx) 与sin(bx) 是分别在实轴和虚轴上,每隔180度角就有一次从峰值到谷值,再到峰值,的变化。
只要使得bx=180度角/ n*,在该“波函数”的复平面上,就会有n*个峰值和谷值,n*就是该波函数的频率。
这样,就可以将该波函数表达为“2^n*进位”的编码。
当使得n*很大,就能急剧提高计算速度。
(3,2) 所谓“量子纠缠”能更急剧地提高计算速度
所谓“量子纠缠”,即:多(n)类大量同种粒子时空“相宇”统计得到的“显含时的最可几分布函数”,所谓“波函数”,有彼此相互关联,同时运转的特性。
因而,就能利用这个所谓“量子纠缠”,用各波函数的“2^n*进位制”,若各波函数峰值和谷值出现的频率都是n*,就能以每次(2^n*)^n的运算量表达、处理各种数字,运算的符号、程序;若各波函数峰值和谷值出现的频率分别是n*就,就能以每次2^(n*j,j=1到n求和)的运算量表达、处理各种数字,运算的符号、程序,而进行计算。
利用“波函数”建立更多位(n*)数字进位的编码,和多类(n)“波函数”的彼此相互关联,同时运转,就能以每次(2^n*)^n或2^(n*j,j=1到n求和)的运算量,急剧地提高计算速度,就是所谓“量子计算机”的基本原理。
计算速度,随n*和n的增大,而急剧地增快,就使得,许多原本不能完成的任务,能够实现。
4.“量子计算机”的建立
采用某种持续稳定的激励方式,使某种材料持续稳定地发射某种粒子,这种大量同种粒子时空统计的“波函数”,就可建立起相应的“多位(n*)数字进位的编码”,使某种材料持续稳定地发射多类(n)种粒子,就能建立每次(2^n*)^n或2^(n*j,j=1到n求和)的运算量的“量子计算机”。
今年3月份发表在美国《物理学评论通讯》周刊上,由中国科技大学物理学家杜江峰领导的,研究人员向被固定在金刚石的“氮空位中心”的微小空间内的粒子发射激光和微波束,建立的新型量子计算装置,把数字35分解成因数5和7的计算,其运算速度,在2微秒的时间内便得出了解答,的研究结果。
该文没有报道n*和n各是多少,但从其计算结果,可以估计:其n*必然显著地大于2,而n可能略小于初始“电子计算机”的。
当然,如果,提高n*和n,就都能显著提高相应的计算速度。
该文是采用持续稳定的激光和微波束从金刚石的“氮空位中心”的微小空间内,持续稳定地激发出的是各大量同种的光子。
当然,也可以采用持续稳定的其它激励方式,从其它材料内,持续稳定地激发出各大量同种的其它粒子,建立相应的量子计算装置。
5.须注意的问题
(5,1) “量子纠缠”只是各“波函数”有彼此相互关联,同时运转的特性
不能误解为:各个别粒子,无论相距多远,都能“心灵相通”彼此相互关联,同时运转。
发射各个别的粒子,是没有“量子纠缠”的。
(5,2) 激励方式必须持续、稳定
只有持续、稳定的激励方式,才能使相应材料持续、稳定地产生大量同种的粒子,表达为“2^n*进位”的编码,和持续稳定地发射多类(n)种有彼此相互关联,同时运转特性的粒子,才可能建立相应的量子计算装置。
激光和微波束通常也是由电激励产生的。
电激励方式,是在电导体或半导体导带中,使各电子或空穴,在各原子不同能态的跃迁和发射相应的光子,又被相邻原子吸收,使相应的电子或空穴,在相应不同能态持续、稳定地跃迁,才能产生持续、稳定的电激励。
激光和微波的持续、稳定,也必须相应的电激励是持续、稳定的。
(5,3) 振幅的衰减
“波函数”会因各种衰减因素,而降低其振幅,使其可现n*减小,降低、限制,相应的计算速度。
为使相应的电激励持续、稳定,在有关情况下,就需要降低相应的电阻,这就是需要采用超导的原因。
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