新加坡南洋理工大学新设的量子科学与工程中心(Quantum Science and Engineering Centre)近日正式开幕。
值得一提的是,这是新加坡首个利用半导体制造技术研发量子芯片的研究机构。
南大校长苏布拉·苏雷什(Subra Suresh)教授在开幕礼上表示,研究人员常面对将先进研究成果转化为现实应用,甚至实现商业化的挑战。
据悉,新加坡致力发展量子科技研究与工业,国立研究基金会已拨款超过1亿2000万新元支持量子工程研发计划。
新加坡为何如此
重视量子科技的发展呢?
量子科技的重要性
量子力学带来了丰富的技术和应用,深刻地改变了人类的文明和历史。
它让我们拥有了来自原子核能量这一新能源,也让我们更有效利用太阳能。核弹影响了世界历史,核电则是核能的和平利用。
量子力学为信息革命提供了硬件基础。激光、半导体晶体管、芯片的原理都源于量子力学。
量子力学也使得磁盘和光盘的信息存储、发光二极管、卫星定位导航等新技术成为可能。
量子力学也为材料科学技术、医学和生物学提供了分析工具,包括X射线、电子显微镜、正电子湮没、光学和磁共振成像等。
量子科学的应用
量子科学看似离我们很遥远,但在我们的生活中有着广泛的应用。
量子科学在近一百多年里催生了许多重大发明——原子弹、激光、晶体管、核磁共振、全球卫星定位系统等。而在量子信息技术中,具有代表性的是量子通信和量子计算。
量子通信:
量子通信是利用量子力学相关原理解决信息安全问题的通信技术。其中一个著名原理就是量子纠缠,两个处于纠缠状态的量子就像有“心灵感应”,无论相隔多远,一个量子状态变化,另一个也会随之改变。
南大研发的量子芯片
传统的通信方式有被窃听的风险,而在量子通信中,窃听者必然被察觉并被通信双方规避。量子通信因此常被称作信息安全传输的“保护盾”,在保密领域有很大应用前景。
量子计算:
与传统计算机相比,量子计算机有独特优势。传统计算机中1个比特在某个时间只能是0或1中的一个状态。
而在量子计算机里,由于量子叠加态的存在,1个量子比特可同时记录0和1两个状态。因此,量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。
目前普通电脑使用的芯片以传统二进制的0和1进行运算,并使用电子传递信息。
而团队研发的量子芯片可同时叠加表示0和1,以多维度方式运算,用光子传播信息。
光传输速度远快于电,量子芯片无论是计算力还是运行速度都较传统电脑有爆发性的增长。
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