第161章 量子纠错
众所周知。
光刻机很重要,因为它可以在芯片上刻下电路,然后放置晶体管,从功能上来说,就是一个开关。结合半导体的特性,实现阻挡或允许电流通过。
这两种不同信号,便组成了数据,即——比特。
对于传统计算机数据来说,比特只有两种,代表不允许电流通过的“0”,和代表允许电流通过的“1”。无数个0和1,就组成了成千上万的数据。cpu中的制程越小,容下的比特越多,数据表达越快,运算速度自然也越快。所以芯片才不断追求更小的纳米制程,从14nm到7nm到5nm再到现在的3nm。
但到了3nm之后,几乎就达到了物理极限了,因为再小下去,量子力学就开始凸显,会发生一种神奇的现象——量子隧道效应。
说到这个量子隧道效应。
就要知道物理是什么科学,物理是描述物质运动规律和物质结构的学科。
譬如我们在宏观世界描述一个人的位置,我们会用物理语言去描述他——此人在某时某地出现并以多大速度向什么方向运动,这样就给出了这个人的确定性。
如果要用数学语言去描述,那么就是——此人在这里的概率是100%,不在这里的概率是0%,十分确定。
对应的修辞语言就是——此人“必然”出现在某地,和“绝无可能”出现在其它地方。
然而在微观世界,一切都将发生变化,我们再也不能给出一个粒子的确定性描述,我们再也不能预测这个粒子出现的位置,只能预测它出现在这个位置的概率。
譬如电子在原子中的位置,我们就无法确定。
用数学语言去描述,就是——这个电子出现在这里的概率不为0%,但也不为100%,只是它所有位置出现的概率加起来,一定是1,表示它的确在原子中,但有可能出现任何位置。所以你再去描述电子的位置时,就不能用“必然”和“绝无可能”,而是用“一切皆有可能”。
于是,就产生了量子隧道效应。
让一个只能跳1.9m高的人,跳过2m高的墙,那么他“必然”跳不过去,你观察一万次,他还是跳不过去(不考虑肾上腺素爆发的极端情况)。
然而让一个只能跳1.9nm高的电子,跳过2nm高的墙,那么它就不再是“必然”跳不过去,而是“有一定可能”跳过去。你对这个电子观察一万次,总会发现有那么几次,电子竟然跳过去了。仿佛这个电子可以在墙上打洞,然后以一定的概率钻过去一样。
电子是在原子中通行。
原子的大小通常在零点几纳米左右。
所以当cpu的纳米制程继续深入,达到2nm、1nm乃至更小的时候,一个晶体管可能就是几个原子铺在一起的大小。
量子隧道效应这时候就开始发生,明明应该挡住一个电子通过的晶体管,却忽然挡不住了。表达0的比特,忽然变成了表达1的比特,0和1颠倒,数据表达错误,计算结果也会立刻发生错误。
这就是传统计算机达到极限,必须转向量子计算机的原因。
……
听完一位凝聚态大牛的报告。
杜恪夹着一本笔记,跟随人群一起离开,在他身旁的是一位头发都快白的年老科学家。