神奇的量子電腦

上回講到,「量子穿隧效應」是所有半導體的基礎,而半導體是現今所有電子科技的基礎。今次要講量子力學的另外一個應用,這個應用也是跟電腦有關,不過不是傳統的電腦,而是更厲害的量子電腦 (quantum computer)。

1981年,物理學家費曼 (Richard Feynman) 在麻省理工的一次學術研討會上,討論了量子電腦的構想。費曼是1965年諾貝爾物理學獎的得主,他有一個綽號叫做「科學頑童」,因為他經常都有一些異想天開的想法。作為一名量子物理學家,他當時關注的是如何使用電腦來模擬量子物理中的現象。傳統的電腦由於容量和運算能力的限制,只能對物理系統進行近似的模擬,亦即是說這些模擬既不完整,也不準確。費曼並不滿足於近似的模擬,於是他就提出,有沒有可能運用我們對量子力學的認知,建構一種全新的電腦,用量子力學來模擬量子力學。這個設想,就是量子電腦的雛型。

那麼具體來說,量子電腦的原理是怎樣的呢?它目前發展到什麼程度呢?除了模擬之外,量子電腦還可以用來解決什麼問題呢?今集,張老師會為你講解。

參考文獻:

Bravyi, S., Gosset, D., & Koenig, R. (2018). Quantum advantage with shallow circuits. Science, 362(6412), 308-311.

Feynman, R. P. (1982). Simulating physics with computers. International Journal of Theoretical Physics, 21(6), 467–488.

He, Y., Gorman, SK, Keith, D., Kranz, L., Keizer, JG, Simmons, MY (2019). A two-qubit gate between phosphorus donor electrons in silicon. Nature, 571(7765), 371 .

作者: 張浩然博士
日期: Jul 29, 2019
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