IBM

I BM量子電腦研究獲重大突破

IBM研究中心日前宣佈，已完成截至目前為止最複雜的量子電腦運算。IBM的科學家利用放置於試管中的數十億個特殊設計分子，來作為7量子位元(qubit)的量子電腦，以進行簡單的數學運算問題。

IBM的資訊物理研究部門負責人Nabil Amer表示，「此研究的成功，顯示量子電腦在未來確實有可能被用來解決，即使是現今功能最強大的超級電腦所不能解決的問題。」

所謂的量子電腦是指利用原子或細胞核的某些量子特性，使其共同以量子位元(quantum bit或稱qubit)運作，以達到電腦的處理器或記憶體功能。藉由量子位元間的交互作用，並與外界環境隔離，目前科學家能夠利用量子電腦進行某些基礎的運算，例如因數分解運算，其速度就比傳統的電腦運算快上幾百倍，甚至更高。因為，就傳統電腦來說，增加一位數，就需要約兩倍的因數分解運算時間，但對量子電腦來說，只需增加一固定時間，而非以倍數計。

IBM的研究人員設計出含5個氟原子以及2個碳原子的新分子結構，來進行此7量子位元運算研究。再利用核磁共振(NMR)儀器所發出的無線頻率來為量子位元編程，並偵測其旋轉。結果，這些放在試管中的量子，成功計算出1994年由Peter Shor所提出的Shor氏演算法，正確地找出15的因數分解答案為3和5。

Amer表示，「雖然此結果看似微不足道，但是能夠控制7量子位元在運算時的自旋狀態，便是量子運算研究的重要突破。」他指出，目前亟待克服的問題是如何將量子運算轉為實際的工程應用。

讀過費因曼 (R. P. Feynman) 的故事的人都知道， 他也曾應聘於某電腦公司去設計電腦。物理學家，怎麼也設計起電腦來了？原來，當電腦越作越小，速度越來越快，量子力學的效應就不能不考慮了。五十年來、幾乎每隔兩年，電腦的速度就加快了一倍。大家可以想想，身邊的個人電腦。從十幾年前的蘋果二號電腦，到現在的 586 就是一個例子。但是，這個趨勢會繼續下去嗎？總有一天，路會走到盡頭。無論如何快，訊號傳遞的速度不會快於光速。無論積體電路做得如何小，總不會小過原子。當這一天來臨時，怎麼辦？這個世界將變成什樣子？

其實，幾十年前 IBM 公司的 R. Landauer 及 C.H. Bennett 就已經在考慮這個問題了。他們要問的問題是；到底電路元件，最小可以做到多小？計算過程中，最少要花多少能量？電腦，無論如何也該遵守物理定律。例如，熱力學就告訴我們：一個引擎的效率有一定的極限。那麼，對於量子電腦，是否也有某些物理極限存在呢？