黃昱銘 |特約編輯 (臺灣大學化學系碩士)
你知道第二次量子革命即將發生嗎?基於我們操縱單個原子以及單個光粒子的能力,那些已知許久卻尚未利用的量子效應終於可以開始被應用了。如果您不知道這意味著什麼,請不用擔心,我們首先將為您複習量子理論。
量子物理學描述了最小物體如原子與分子的狀態,它們構成了我們世界的基礎,並以特殊的方式運行著。事實上,這些物質可以處於疊加態(superposition),這意味著它們可以同時以不同的狀態存在,或是它們可以被緊密連接著卻不需要處在同一個地方,有些量子物理學家將這樣的現象稱為糾纏(entanglement)。所以回到量子革命,第一次的量子革命帶給我們不可或缺的技術,如晶體管與雷射的開發,這些技術成為電腦、手機甚至是互聯網的發展基礎。研究人員目前正在研究的量子設備將形成了下一代更快、更強大的機器。但是,這些能用來做些甚麼?量子通訊涉及使用隨機密鑰傳輸加密數據的新方法,使得訊息無法被複製。量子感測術使用敏銳的疊加態作為非常精確的感應器,可用於醫學診斷以及新型的計量標準。量子模擬是量子計算的早期階段,它透過將系統調控至其他可控的量子系統來解決問題。量子計算機使用量子位元(qubit)而非傳統位元來運行,其中量子位元(qubit)可以同時具有兩種狀態,而不是只能具有0或1的值。一個量子位元(qubit)可以為0或1的現象,這再一次表示了疊加態(superposition)的概念。
儘管這些技術將無法幫助您查看電子郵件,但有一天我們可以使用量子計算機在幾分鐘內解決複雜的問題,而不需要幾年的時間。誰知道第二次量子革命會把我們帶到哪裡呢?
王雅文|特約編輯
如何有效地「操控、讀取」量子位元,是量子電腦研發成敗的關鍵。現今量子計算的硬體核心技術,主要有:超導量子位元(美國Google、IBM)、離子阱量子位元(美國IonQ、Honeywell)、光子(美國PsiQuantum、日本東京大學與NTT)、矽或鍺量子位元等。
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毛威凱 | 特約編輯
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