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日本自然科學(xué)研究機(jī)構(gòu)分子科學(xué)研究所大森賢治教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組近日宣布，他們利用10萬(wàn)億分之一秒的高強(qiáng)度紅外激光脈沖，成功向一個(gè)分子中的量子力學(xué)原子狀態(tài)（波函數(shù)）瞬間讀入信息。現(xiàn)在的高速信息處理依賴基于硅晶體管的大規(guī)模集成電路，但更大規(guī)模的集成電路會(huì)由于絕緣體的幅度達(dá)到數(shù)個(gè)原子層水平后而出現(xiàn)電子滲出，導(dǎo)致過(guò)熱和錯(cuò)誤發(fā)生。 最新的納米技術(shù)由于同樣以電荷為信息載體，因此也逃不過(guò)這一命運(yùn)。為解決這一難題，研究小組選擇了電子性質(zhì)為中性的量子力學(xué)波函數(shù)作為信息載體進(jìn)行試驗(yàn)。 大森的研究小組之前曾成功利用0.3納米尺寸的分子波函數(shù)，使超級(jí)計(jì)算機(jī)的傅里葉變換提高1000倍，驗(yàn)證了一個(gè)分子可以具有超高速計(jì)算機(jī)的功能。這一技術(shù)比以硅晶體管為基礎(chǔ)的元件體積小1000倍，速度卻提高1000倍以上。 但是，分子內(nèi)復(fù)數(shù)的波函數(shù)由于分子固有的性質(zhì)，只能進(jìn)行幾種特定的計(jì)算。要實(shí)現(xiàn)任意演算，還需要開發(fā)出從外部置換分子內(nèi)部信息的新技術(shù)。 之前科學(xué)家們認(rèn)為分子中不同能量狀態(tài)的波函數(shù)不發(fā)生干擾，而此次研究小組發(fā)現(xiàn)，在10萬(wàn)億分之一秒高強(qiáng)度紅外激光脈沖的照射下，不同能量狀態(tài)的波函數(shù)出現(xiàn)了干擾這一全新的物理現(xiàn)象。這種干擾現(xiàn)象可使分子內(nèi)復(fù)數(shù)的波函數(shù)強(qiáng)度發(fā)生變化，進(jìn)而可成功從外部讀入信息。 新成果意味著這一技術(shù)今后可能成為分子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)技術(shù)，研究小組還將對(duì)固體和液體中雜亂的波函數(shù)進(jìn)行復(fù)元試驗(yàn)，以期建立分子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)技術(shù)。 該研究成果最近發(fā)表于英國(guó)《自然·物理》雜志電子版。 |
