新型計(jì)算機(jī)資料

1、共二十九頁(yè)01量子(lingz)計(jì)算機(jī)02生物(shngw)計(jì)算機(jī)共二十九頁(yè)量子(lingz)計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行(jnxng)高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。共二十九頁(yè)010203同時(shí)(tngsh)完成處理數(shù)據(jù)微型化集成化自動(dòng)(zdng)回避 故障與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相比的三大優(yōu)點(diǎn)共二十九頁(yè)量子計(jì)算機(jī)為什么會(huì)有這么大的威力呢？其根本原因在于構(gòu)成量子計(jì)算機(jī)的基本單元量子比特（q-bit），它具有奇妙(qmio)的性質(zhì)，這種性質(zhì)必須用量子力學(xué)來(lái)解釋，因此稱為量子特性。為了更好地理解什么是量子比

2、特，讓我們看看經(jīng)典計(jì)算機(jī)的比特與量子計(jì)算機(jī)的量子比特有什么不同。量子比特是由量子態(tài)相干疊加而成.我們就采用有兩個(gè)能級(jí)的原子來(lái)做量子計(jì)算機(jī)的q-bit。量子(lingz)計(jì)算機(jī)的工作原理共二十九頁(yè)量子(lingz)計(jì)算機(jī)的里程碑首臺(tái)(shu ti)商用量子計(jì)算機(jī).首臺(tái)編程通用量子計(jì)算機(jī)首次實(shí)現(xiàn)線性方程組量子算法共二十九頁(yè)2007年初，加拿大公司D-Wave Systems今天揭開(kāi)了“全球第一臺(tái)商用實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)”的神秘面紗，展示(zhnsh)了這臺(tái)新型計(jì)算機(jī)“Orion”如何運(yùn)行商用程序，及其在解決特定問(wèn)題上相比傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的巨大優(yōu)勢(shì)。D-Wave稱，這一系統(tǒng)可以在今后加入更多的量子位，計(jì)劃

3、在2013年底達(dá)到32個(gè)，2014年底增至1024個(gè)，計(jì)算能力則會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。共二十九頁(yè)共二十九頁(yè)這臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)的核心部件是一個(gè)(y )標(biāo)有金黃圖案的鋁晶片，其中包含了一個(gè)(y )直徑大約200微米的微型電磁圈。由于量子比特可能產(chǎn)生多種操作可能，因此科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)中隨機(jī)選取了160可能操作進(jìn)行了演示，來(lái)驗(yàn)證處理器的通用性。每次操作都用31個(gè)不同的量子邏輯門去將2個(gè)量子比特編碼至一個(gè)激光脈沖中。共二十九頁(yè)2013年6月8日，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士領(lǐng)銜的量子光學(xué)和量子信息(xnx)團(tuán)隊(duì)的陸朝陽(yáng)、劉乃樂(lè)研究小組，在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)了用量子計(jì)算機(jī)求解線性方程組的實(shí)驗(yàn)。共二十九頁(yè)量子(l

4、ingz)計(jì)算機(jī)的最新應(yīng)用正如大多數(shù)人所了解的，量子計(jì)算機(jī)在密碼破解上有著巨大潛力。當(dāng)今主流的非對(duì)稱（公鑰）加密算法，如RSA加密算法，大多數(shù)都是基于大整數(shù)的因式分解或者有限域上的離散指數(shù)的計(jì)算這兩個(gè)數(shù)學(xué)難題。他們的破解難度也就依賴于解決這些(zhxi)問(wèn)題的效率。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上，要求解這兩個(gè)數(shù)學(xué)難題，花費(fèi)時(shí)間為指數(shù)時(shí)間（即破解時(shí)間隨著公鑰長(zhǎng)度的增長(zhǎng)以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)），這在實(shí)際應(yīng)用中是無(wú)法接受的。而為量子計(jì)算機(jī)量身定做的秀爾算法可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)（即破解時(shí)間隨著公鑰長(zhǎng)度的增長(zhǎng)以k次方的速度增長(zhǎng)）進(jìn)行整數(shù)因式分解或者離散對(duì)數(shù)計(jì)算，從而為RSA、離散對(duì)數(shù)加密算法的破解提供可能。NSA加密破解計(jì)劃共二十九

5、頁(yè)量子(lingz)計(jì)算機(jī)的最新應(yīng)用IBM研究人員完成了四量子位原型電路，為推出真正量子計(jì)算機(jī)奠定基礎(chǔ)。該電路采用四個(gè)超低溫超導(dǎo)設(shè)備構(gòu)建。這是量子芯片難以構(gòu)建的技術(shù)瓶頸。計(jì)算機(jī)行業(yè)將需要找到一種新的增長(zhǎng)方式(fngsh)，來(lái)提供芯片性能提升，突破瓶頸。IBM目前把賭注押在量子計(jì)算機(jī)上，這有可能超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，幫助開(kāi)發(fā)新一代的數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和加密計(jì)算方式。共二十九頁(yè)共二十九頁(yè)14生 物 計(jì) 算 機(jī)共二十九頁(yè)15傳 統(tǒng) 計(jì) 算 機(jī) 的 瓶 頸生物(shngw)計(jì)算機(jī) “摩爾定律”失效(sh xio) 芯片測(cè)試?yán)щy 晶體管增加困難共二十九頁(yè)16簡(jiǎn)介 種類原理優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)展進(jìn)程及前景共二十九頁(yè)17仿

6、生生物(shngw)計(jì)算機(jī) 也稱仿生計(jì)算機(jī)，是以蛋白質(zhì)分子為原材料，并以此作為生物芯片來(lái)替代半導(dǎo)體硅片，利用有機(jī)化合物存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。有巨大抗干擾能力和存儲(chǔ)能力，并能模仿人腦的一種(y zhn)新型計(jì)算機(jī)共二十九頁(yè)共二十九頁(yè)1902仿生算法(sun f)以生物(shngw)智能為基礎(chǔ)。種類01生物分子超分子芯片03自動(dòng)機(jī)模型立足于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模式，“生物化學(xué)電路” 即屬于此。 以自動(dòng)理論為基礎(chǔ)。在非數(shù)值計(jì)算、模擬、識(shí)別方面有極大的潛力。共二十九頁(yè)20 05 細(xì)胞(xbo) 計(jì)算機(jī) 04 生物化學(xué) 反應(yīng)(fnyng)算法 06 生物 計(jì)算機(jī)種類立足于可控的生物化學(xué)反應(yīng)或反應(yīng)系統(tǒng)。DNA計(jì)算機(jī)屬于此類。采

7、用系統(tǒng)遺傳學(xué)原理、合成生物技術(shù)?？梢宰鰪?fù)雜的計(jì)算與信息處理，細(xì)胞計(jì)算機(jī)又稱為濕計(jì)算機(jī)，目前的計(jì)算機(jī)是干計(jì)算機(jī)共二十九頁(yè)21原理(yunl)與傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)以“0”和“1”來(lái)代表信息不同，在DNA計(jì)算機(jī)中，信息將以分子代碼(di m)的形式排列于DNA上，特定的酶可充當(dāng)“軟件”來(lái)完成所需的各種信息處理工作共二十九頁(yè)2202030405 永久性與可靠性 存儲(chǔ)(cn ch)與并行處理 發(fā)熱與信號(hào)(xnho)干擾 數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率 優(yōu) 點(diǎn)01 體積小,功效高 共二十九頁(yè)23abc構(gòu)造的現(xiàn)實(shí)性及計(jì)算(j sun)潛力運(yùn)算過(guò)程(guchng)中的錯(cuò)誤問(wèn)題人機(jī)界面缺 點(diǎn) 共二十九頁(yè)發(fā)展(fzhn)進(jìn)程1983年，

8、美國(guó)公布了研制生物計(jì)算機(jī)的設(shè)想之后，立即激起了包括美國(guó)在內(nèi)的日本、德國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家正在積極開(kāi)展生物芯片的開(kāi)發(fā)研究，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始(kish)了研制的熱潮共二十九頁(yè)200820072006 發(fā)展(fzhn)進(jìn)程1994年1999年2002年在德國(guó)提出分子模塊、細(xì)胞器、基因群設(shè)計(jì)(shj)細(xì)胞并設(shè)計(jì)(shj)細(xì)胞信號(hào)通訊的生物計(jì)算機(jī)模型，從而拓展了多元細(xì)胞計(jì)算機(jī)與層次的概念。生物計(jì)算機(jī)研究與開(kāi)發(fā)成為現(xiàn)代合成生物學(xué)的重要內(nèi)容。 中科院曾邦哲提出把遺傳信息系統(tǒng)看作基因組智能人工編制基因程序，重新設(shè)計(jì)細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜生物分子相互作用網(wǎng)絡(luò)，使細(xì)胞成為人工生命系統(tǒng)并在線公布了人工設(shè)計(jì)細(xì)胞內(nèi)分子電路系統(tǒng)的概念圖從

9、而提出計(jì)算機(jī)仿生學(xué)、基因工程的細(xì)胞分子機(jī)器的設(shè)計(jì)與裝配研究 。中科院曾邦哲發(fā)表系統(tǒng)生物工程的基因組藍(lán)圖設(shè)計(jì)與生物機(jī)器裝配、生物分子電腦與細(xì)胞仿生工程等仿生學(xué)與基因工程的整合概念。發(fā)表系統(tǒng)生物工程的基因組藍(lán)圖設(shè)計(jì)與生物機(jī)器裝配、生物分子電腦與細(xì)胞仿生工程等仿生學(xué)與基因工程的整合概念。 共二十九頁(yè)發(fā)展進(jìn)程(jnchng)及應(yīng)用 目前，生物芯片仍處于研制階段，但在生物元件，特別是在生物傳感器的研制方面已取得不少實(shí)際成果。這將會(huì)促使計(jì)算機(jī)、電子工程和生物工程這三個(gè)學(xué)科的專家通力合作，加快研究開(kāi)發(fā)生物芯片。 生物計(jì)算機(jī)一旦研制成功，可能會(huì)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)引起一場(chǎng)劃時(shí)代的革命。 計(jì)算機(jī)工業(yè)在近幾十年內(nèi)飛速發(fā)

10、展，其速度令人瞠目。然而目前晶體管的密度已近當(dāng)前所用技術(shù)的理論極限，晶體管計(jì)算機(jī)能否繼續(xù)發(fā)展下去？所以，人們?cè)诓粩鄬ふ?xnzho)新的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。另一方面，人們?cè)谘芯咳斯ぶ悄艿耐瑫r(shí)，借鑒生物界的各種處理問(wèn)題的方式，即所謂生物算法，提出了一些生物計(jì)算機(jī)的模型，部分模型已經(jīng)解決了一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以解決的問(wèn)題。 共二十九頁(yè)27前景(qinjng)及研究方向.一是研制分子計(jì)算機(jī)，即制造有機(jī)(yuj)分子元件去代替目前的半導(dǎo)體邏輯元件和存儲(chǔ)元件；另一方面是深入研究人腦的結(jié)構(gòu)、思維規(guī)律，再構(gòu)想生物計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。 到2020年，運(yùn)算速度更快的生物將取代硅芯片。共二十九頁(yè)共二十九頁(yè)內(nèi)容摘要01。量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。自動(dòng)回避 故障。量子比特是由量子態(tài)相干疊加而成.我們就采用有兩個(gè)能級(jí)的原子來(lái)做量子計(jì)算機(jī)的q-bit。這臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)的核心部件是一個(gè)標(biāo)有金黃圖案(t n)的鋁晶片，其中包含了一個(gè)直徑大