光子计算机、生物计算机和量子计算机
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2022-10-28
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光子计算机、生物计算机和量子计算机
计算机芯片的微型化已接近极限。计算机技术的进一步发展只能寄希望于全新的技术，
如新材料、新的晶体管设计方法和分子层次的计算技术。有三种技术：光子计算机、生物计
算机和量子计算机，一旦研制成功将引发下一次超级计算机革命。
1. 光子计算机
研究表明，光能够像电一样传送信息，并且它不会与周围环境发生相互影响，两束光线
可以互相穿透。光在长距离内传输要比电子信号快约 100 倍，光器件的能耗非常低。预计，
光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快 1000 到 10000 倍。令人遗憾的是，现在
人们还难以制造出一种全光子计算机。要想制造出真正的光子计算机，还需要仰仗材料科学
领域的重大突破。
2. 生物计算机
与光子计算技术相比，大规模生物计算技术实现起来更为困难，不过其潜力也更大。不
妨设想一种大小像柚子，能够进行实时图像处理、语音识别及逻辑推理的超级计算机。其实
这样的计算机已经存在：它们就是人脑。自本世纪 70 年代以来，人们开始研究生物计算机
（也叫分子计算机），随着生物技术的稳步发展，我们将开始了解并操纵制造大脑的基因学
机制。例如，硅片上长出排列特殊的神经元的“生物芯片”已被生产出来，但这些生物计算
实验离实用还很遥远。如果技术进步继续保持目前的速度，可以想像在一二十年之后，超级
计算机将大量涌现。
3. 量子计算机
量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。量子计算机利用了量子力学违反直
觉的法则，它们的潜在运算速度将大大快于电子计算机。一台具有 5000 个左右量子位的量
子计算机可以在大约 30 秒内解决。
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