| 硅芯片计算机何时遭遇极限？ |
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| by 2001-09-14 |
“２００１年量子信息国际学术会议”上，与会的量子通信、量子计算领域的国内外科学家在接受专访时，对“经典计算机何时遭遇极限？”这一问题做出了不同的回答。
经典计算机即我们现在通用的硅芯片计算机。近３０多年来，制造技术的革命大大提高了传统硅芯片的集成度。１９７１年英特尔公司生产的第一个芯片只含有２３００个晶体管，英特尔去年年底推出的奔腾４芯片则集成了４２００万个晶体管。英特尔公司的奠基人之一摩尔在２０世纪７０年代发现，集成在一块芯片上的晶体管数量大约每两年增加一倍。这一发现被其后数十年芯片发展的实际情况所验证。这就是人们所说的摩尔定律。
按此计算，到２０１０年，一个芯片上的晶体管数目将超过１０亿个。随着晶体管集成度的提高，芯片的耗能和散热成了全球关注的大问题。据英特尔公司负责芯片内部设计的首席技术官盖尔欣格预测，如果芯片的耗能和散热问题得不到解决，到２００５年芯片上集成了２亿个晶体管时，就会热得像“核反应堆”；到２０１０年就会达到火箭发射时高温气体喷嘴的水平；２０１５年就会与太阳的表面一样热。
因此，科学界中绝大多数人都认为，传统的硅芯片计算机将不可避免地遭遇发展极限。那么，这种极限何时出现呢？
量子密码通信方案最早提出者之一、第一届ＮＡＳＡ量子信息国际学术会议主席、美国科学家贝纳特教授认为，尽管摩尔定理从理论上预测到传统硅芯片计算机要遭遇极限，但应该说它只是一个趋势，等处理器到了原子尺度大小时才会出现。他预计要等到这一天大概得有几十年的时间。他形象地说，这将是个软着陆的过程，未来一段时间内处理器集成度增加的速度将趋向缓慢，而不是突然停止。
但大多数量子科学家则认为极限不会那么久才出现。最早提出离子阱离子计算等诸多重大新学术思想的奥地利科学家左拉教授给出了一个相对的估计数，他认为大概十年后传统计算机的存储器将会遭遇极限。清华大学教授龙桂鲁教授也支持这一观点，他认为根据“摩尔定律”推测出的１０年左右的时间就是经典计算机的极限。
中国科学院量子物理与信息研究计划学术带头人郭光灿教授认为，之所以经典计算机遭遇运算速度极限的问题，是因为它是一个不可逆的体系，会耗能、发热和限制集成度；研制可逆的体系将是人们追求的新目标。他指出，物理学家们发现，量子力学体系的演变就是一个可逆的体系，所以目前全球很多科学家都正在研究如何充分发挥量子力学的性质制造量子计算机。这种计算机所具有的并行处理的能力是现在的计算机所做不到的。
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