量子计算——下一场信息革命

<正>好奇心驱使着人类不停地向前奋进:当面对一个新现象时,我们在被迫寻求理解它的同时,运用掌控的知识不断推进技术的发展,使生活变得更轻松。——雷蒙·拉夫勒姆在量子计算这一快速发展的领域,近百年来,好奇心驱使着科学家们一直徜徉在掌控这个曾经异乎寻常的世界的边缘。量子计算机,由于它拥有能完成瞬间计算的能力——传统计算机穷尽宇宙中所有时间和能量都不可能实现——将推动着下一场信息革命的到来。然而,有关量子计算的思想尚不成熟,迄今科学家还无法预测这场革命将于何时发生。对于加拿大滑铁卢大学量子计算研究所的雷蒙·拉夫勒姆(Raymond Laflamme)或他的团队而言,开启这场革命所缺少的工具或将可能在钻石中被发现。     

"物理学世纪"的认真导引

20世纪是物理学的黄金时代，甚至可称其为物理学的世纪。因为在这100年里，物理学革命（时空观变革和量子革命）蔚为壮观，促发起现代科技文明欣欣向荣。20世纪初叶起始的物理学又称作现代物理学，其无数辉煌成就是现代科技文明的基础和标志。一位富有教学经验的物理学教授史蒂夫·亚当斯（Steve Adams）所著《20世纪的物理学》一书，可谓“物理学世纪”的认真导引。     

在不完全性问题上--数学和物理学的渊源与关联

1931年,哥德尔的不完全性定理是数学史上的一座里程碑,不完全性成为数学基础内关系到数学本质的重要问题。1935年,爱因斯坦等3人（以后“爱因斯坦”常指他们3人）也讨论了量子理论的不完全性,导致量子力学争论产生新的僵持。本文将介绍和考察这两个学科里的不完全性在思想上的渊源和异同。数学里不完全性的基本思想和意义开门见山地说,什么是数学的不完全性呢？先打一个比方,一部小说称为完全的,如果书中的全部人物要么被描述成好人,要么是坏人。反之,如果在书中对某个神龙见首不见尾的人物给读者以好人的某种暗示,但遍书细查又没…     

信息革命是否真的有些言过其实？——美国公众对因特网的一场大辩论

近年来,针对当前全球性的信息革命和信息化浪潮,有些人提出不同的观点和主张,但这些既过于陈旧且又含糊不清的定义却令人费解。技术至上主义者们最为时髦的语言“网址”（httP：／／www．tecllxloreflll。O4）尽管仍有压倒一切的诱惑力,但他们所津津乐道的“会对计算机和通     

物理学应用世纪的机遇和挑战

在20—21世纪之交,我们曾经论及,就科技领域而言,如果将20世纪称作"物理学世纪",那末或许就可将21世纪称作"物理学应用世纪"。目前这新世纪已过去了十年,20世纪初叶起始的现代物理学,经过一个多世纪的构建和延拓,已经展示出光     

攀登21世纪生命科学的通天塔——漫谈《生物物理学:能量、信息、生命》

20世纪初人们已经意识到，尽管从化学的角度看生物体仿佛一杯羹，但生物体却能做到羹无法完成的很多事情。薛定谔（E．Schroedinger）在《生命是什么》（1944年）中就提出了生物体如何从食物中创建秩序及做功这一难题。到20世纪中叶，DNA双螺旋结构的发现使人们明白,生命的奥秘可以通过研究大分子得以揭示，由此人类进入了历史上最具革命性和深远意义的分子生物学时代，并在此后长达50余年的时间里一直维持着知识爆炸式增长的态势。在20世纪末的最后几年里，生命科学捷报频传：首先是1997年“多莉羊”的诞生，接着是2000年美英首脑同时宣布人类基因组草图的问世。     

量子信息存储集成化研究获得重要进展

正[本刊讯]上海交通大学物理与天文系金贤敏研究员与英国牛津大学、德国马克斯一普朗克研究所的合作者首次在空心光纤中实现单光子级宽带光存储.这标志着可集成的量子信息存储器件的研制获得重要突破。该项研究成果刊登在Nature Photonics,2014,8:287-291。当前,信息技术的发展遇到了两大瓶颈。一是随着芯片集成度的不断     

用于信息存储、逻辑运算和大脑神经功能模拟的忆阻型离子器件

在电场作用下阳离子或阴离子的传输导致离子导体电阻态的变化,是离子导体的一般性阻变机理.与现有的半导体器件相比,忆阻型离子器件有显著优点:离子器件作为存储器时其信息存储密度高、能耗低、擦写时间只需几纳秒;离子器件还可用于逻辑运算,这样未来的计算机将不受冯·诺依曼瓶颈的限制,信息的存储与处理将均可由离子器件完成.尤为重要的是,用离子器件构建的人工神经网络能够实现类似大脑的学习、记忆和遗忘等功能,美国国防高级研究计划署的SyNAPSE项目有望于2016年制造出与猫智力相当的人工大脑,该人工大脑的能耗约为1 kW,体积小于2 L,这将是人工智能领域的一场革命.纳米离子器件将在下一个信息时代发挥重要作用.