1、未来的电脑，速度飞起来对于如今的电脑一族来说，遇到电脑速度太慢或者死机的问题，好象成了家常便饭，脾气火爆的可能常常想着砸掉旧电脑，再来台新的。其实，如果电脑硬件和运行原理没有多大革新的话，新的电脑也无济于事。 被卡住的传统电脑 我们知道，电脑的硬件决定着电脑的性能。这其中，主板的作用最大。 别小看这块面积不大的方形物，电脑主机里的许多重要设备像 CPU、显卡、声效卡、存储器等等，都得依靠主板提供位置来工作。不过，主板上面还有另外一些密密麻麻的东西，它们是什么呢？ 它们就是芯片组，这些看起来很扎眼的小东西，决定着主板的性能，影响着整个电脑系统的发挥。联接 CPU 和其他周边设备、数据输入和输出可
2、都是它们的职责。所以，许多人在将中央处理器 CPU 比作人的大脑时，会将芯片比作一个人的躯干。 问题是，现在我们使用的硅芯片，通常是并排放置，例如，处理器和存储器的硅芯片彼此相邻布置，这就意味着这些小小的芯片很占主板地方。 更糟糕的是，这样芯片的并排结构，延长了数据的传输距离，这不仅浪费处理时间和资源，而且当大量数据试图穿过相同的电路板时，很容易让电脑死机。 当然，芯片的摆放还只是问题的一个方面。芯片的存储信息方式也是另一个让人头疼的问题。我们知道，现在用的手机、电脑，数据的运算和信息的编码都是用二进制比特来表示。这些比特是二进制的，是因为它们只能处于两种状态之一，要么是 0 要么是 1。例如
3、，如果有两个比特，它们只能是 00、01、10、11 这四种状态中的一种。虽然现在计算机运行的还算挺好，但是这也意味着计算机数据处理容量非常有限。 怎么解决这些问题呢？聪明的科学家们自有妙招。 盖一栋摩天大楼 20 世纪初期，美国纽约曼哈顿的居民感觉到生活在一片狭小的土地上，过于拥挤，怎么办呢？那就向上发展，建设高层住宅。由此，有了我们今天看到的到处耸立着的摩天大楼。 我们正在使用的传统计算机系统，硅芯片是不能叠放的，因为在制造期间，硅芯片会发热到 1000 摄氏度左右，把两块这么高温的芯片叠放在一起，又不损坏下面的一个芯片，这几乎是不可能的。因此，传统的计算机系统就像是一个个有着无数平房的乡
4、村，空间狭小，又拥挤。那么，如果将计算机系统建设得更像是一个城市，里面有许多超高效的摩天大楼呢？ 现在，斯坦福大学的研究人员们用碳纳米管晶体管（碳纳米管）取代传统的硅晶体管，这些不仅是比硅晶体管快，而且它们在制造过程中不需要这样高的温度，它们也可以在不造成任何损害的前提下，将存储芯片一个个叠放起来，就像我们一层层盖摩天大楼，以更低的能源利用和更高的速度，建设一座电脑世界里的大都市。 不过，这些叠加的芯片是怎么连接的呢？摩天大楼里有电梯，才能去高层，它们之间也有吗？ 当然了，每个阻变式存储器和碳纳米管层，都有一个叫做导孔的设备进行连接，数量达到百万个的导孔发挥着微型的电子“电梯”的作用，这样，比
5、起传统的电路，数据就能走更短的路程。而且在每一层“房间”之间还安装了散热层，以确保产生的热量不会聚集。 2014 年国际电子设备会议上，斯坦福大学的研究团队展示了一个四层的电脑摩天大楼雏形，它是由两层阻变式存储器和两层碳纳米管叠加而成。据预测，这种先进的摩天大楼芯片比传统的计算机系统快了将近1000 倍。 比现在快 1000 倍的电脑，当然让我们这些电脑发烧友们很兴奋，不过，这项技术要真正得到应用，还需要时间。研究人员正在寻找大量的资金支持，让这项技术真正投产。 猛犸 D-Wave 量子计算机：快 1 亿倍 当互联网的巨人谷歌与专攻宇宙航天的美国宇航局碰撞在一起时，会擦出什么火花呢？那就是量子
6、电脑工程。 如果你曾经听说过薛定谔的猫这个著名的思维实验，一定还记得那只既死又活的猫，对猫适用的逻辑在这里依然适用。我们知道，传统电脑里的比特要么是 0，要么是 1，只能存在这一种状态。但量子比特是微小的粒子，神奇地悬在极度寒冷的环境里，一小部分是处于绝对零度上，所以可以处于一种“叠加”状态，就是说，一个既是 0 又是 1 的状态。 这也就意味着传统的两个相连的比特，通常只能得到一个值，它们只能是 00、01、10、11 这四种状态中的一种。但两个相连的量子比特，你可以得到四个值，而如果有三个相连的量子，你可以得到 8 个比特值，以此类推，你猜会怎么样，当更多的量子比特被添加，计算机的处理能力
7、就会以指数的方式成倍增加。最终电脑会有多快？是目前电脑的 1 亿倍！这个结果来自谷歌的一次模拟实验，研究者们用标准的电脑芯片和猛犸 D-Wave2X 一起比赛做算术，结果显示后者会快 1 亿倍。 这个数据显然令人振奋，正是由于超强的数据处理能力，量子计算机对于世界来说，将带来革命性的改变。 例如，我们今天的天气预报，只能叫做预报，是因为即使有非常尖端的分析温度和气压的工具，天气预测系统还是具有很大的不确定性，但量子计算机可以在同一时间对所有数据进行分析，准确地告诉我们天气情况如何。 对于天文爱好者来说，量子计算机也无疑成了探寻宇宙生命的绝佳工具。我们知道，天文学家们利用开普勒太空望远镜在我们生
8、活的太阳系之外发现了大约 2000 颗行星，开普勒搜索需要对准这些系外行星，并且还要等到他们从其归属的恒星前经过。当这种情况发生的时候，行星会投下阴影，天文学家借此进行分析和预测其大气环境是否适合生命生存。 那么，量子计算机会怎么做呢？它可以处理任何望远镜视野中的数据，而且能够动用现在的、过去的所有天文数据，同时进行庞大而复杂的计算，从而发现更多的行星，并迅速识别出最有可能存有生命体的行星，它甚至可以从旧的影像中发现系外行星。 虽然将量子转换为实际科技还有一段很长的路要走，但值得高兴的是，现在科技界的巨头，像微软、IBM 公司、谷歌都已经聚集了世界最顶级的量子物理学家，去破解量子计算机的密码，而且据微软公司预计，未来十年内，人类将制造出一台可用的量子计算机。
