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量子計算機
量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息,運行的是量子算法時,它就是量子計算機。量子計算機的概念源於對可逆計算機的研究。研究可逆計算機的目的是為了解決計算機中的能耗問題。
無論是量子並行計算還是量子模擬計算,本質上都是利用了量子相幹性。遺憾的是,在實際係統中量子相幹性很難保持。在量子計算機中,量子比特不是一個孤立的係統,它會與外部環境發生相互作用,導致量子相幹性的衰減,即消相幹。因此,要使量子計算成為現實,一個核心問題就是克服消相幹。而量子編碼是迄今發現的克服消相幹最有效的方法。主要的幾種量子編碼方案是:量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。量子糾錯碼是經典糾錯碼的類比,是目前研究的最多的一類編碼,其優點為適用範圍廣,缺點是效率不高。
量子通信係統
量子通信係統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用於量子密鑰的傳輸,後者則可用於量子隱形傳態和量子糾纏的分發。
量子電子器件
量子電子器件是根據量子效應設計並製作的器件。當半導體超晶格與量子阱微結構的尺寸小於電子的德布羅意波長(50納米)時,電子的量子波動行為就會表現出來,此時可產生出各種量子效應,如量子尺寸效應、量子隧道效應和量子幹涉效應等。除隧道二極管之外,已投入使用的是一種超導量子器件,即約瑟夫遜器件。其他種類的器件還有待進一步研究,如利用量子細線中的高電子遷移率效應製備超高速邏輯器件,利用超微細結構中的隧道效應製作多值邏輯器件,利用量子箱結構製作大容量存儲器,利用相幹電子波的幹涉、衍射和反射現象設高速開關器件以及傳感器件,利用有效狀態密度的變化製作量子箱和量子點微結構激光器等。
量子糾纏
量子力學是非定域的理論,這一點已被違背貝爾不等式的實驗結果所證實,因此,量子力學展現出許多反直觀的效應。在量子力學中能夠以這樣的方式製備兩個粒子態,在它們之間的關聯不能被經典地解釋,這樣的態稱為糾纏態,量子糾纏指的是兩個或多個量子係統之間的非定域非經典的關聯。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義,而且可以用量子態作為信息載體,通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸,實現原則上不可破譯的量子保密通信。
綠色計算機
綠色電腦是一種安全、節能型電腦。綠色是一種環保稱謂,其實質是將耗電量、原材料以及對健康和環境的危害力爭減少到最低限度。
電腦的設計和製造長期以來存在著忽視安全、健康、節能和低公害的傾向。自20世紀90年代起,由於電腦造成的辦公室汙染和操作人員電腦綜合症的出現,電腦與健康、電腦與生態環境的關係倍受人們關心和重視,特別是在能源缺乏的現代,隨著環保意識的增強,研製綠色電腦被提上議事日程。綠色電腦與普通電腦相比,有以下特點:
(1)主機的電源由56降為336。
(2)附加了停機時具有暫停功能的電源管理芯片,使顯示器和硬盤分開設置電源。具有這種功能後,電腦在工作時功耗為120~130瓦,而在不工作時功耗則降低到30~40瓦。
(3)采用節能並能防止電磁輻射的平板顯示器。
(4)主機的機箱采用金屬板屏蔽,以防止輻射從係統中逸出。遵循這些原則,美國環保局率先提出了“能源之星”計劃。這個計劃要求,每台個人電腦的耗電量從目前的150~300瓦,降到30~50瓦。符合這一標準的電腦,將被容許貼上“能源之星”的標識。在“能源之星”計劃的推動下,美國一些著名的電腦廠商相繼推出了綠色電腦。
藍牙技術
藍牙技術是一種短距離無線通信技術,利用“藍牙”技術,能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設備之間的通信,也能夠成功地簡化以上這些設備與因特網之間的通信,從而使這些現代通信設備與因特網之間的數據傳輸變得更加迅速高效,為無線通信拓寬道路。說得通俗一點,就是藍牙技術使得現代一些輕易攜帶的移動通信設備和電腦設備,不必借助電纜就能聯網,並且能夠實現無線上因特網,其實際應用範圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。
錄像機
1951年11月,美國克羅斯公司在馬林的帶領下,研製出第一台實用的磁帶錄像機。它是依據磁帶錄音的原理製作的,磁帶以每秒254毫米的速度通過多磁跡磁頭。這台錄像機性能很差,但仍然被譽為一項出色的技術成就。
同聲音信號相比,圖像信號的帶寬非常寬,因而在磁帶上記錄圖像信號便出現了困難。馬林在1951年製造的錄像機,其最大分解力僅為1/135的圖像高度。後來,英國廣播公司、美國通用電氣公司、美國無線電公司對這種錄像機加以改進。美國無線電公司於1953年11月展出了彩色電視錄像機,它采用寬127厘米磁帶,每秒鍾的帶速可達900厘米。這種錄像機被稱為縱向掃描磁帶錄相機。錄像機的磁帶通過磁頭的速率太高,美國安派克斯公司的工程師們想到,不增大磁帶在錄像機內的運轉速率,也能增加磁帶與磁頭之間的接觸速率。1956年4月,該公司展示了他們的新型錄像機。它裝有4個錄像磁頭,每秒鍾僅使用38厘米磁帶,而磁帶與磁頭的接觸速度達到每秒3 962厘米。他們讓磁頭旋轉,沿橫向越過磁帶的寬度。