眾所周知。
光刻機很重要,因為它可以在晶片上刻下電路,然後放置電晶體,從功能上來說,就是一個開關。結合半導體的特性,實現阻擋或允許電流透過。
這兩種不同訊號,便組成了資料,即——位元。
對於傳統計算機資料來說,位元只有兩種,代表不允許電流透過的“0”,和代表允許電流透過的“1”。無數個0和1,就組成了成千上萬的資料。CPU中的製程越小,容下的位元越多,資料表達越快,運算速度自然也越快。所以晶片才不斷追求更小的奈米制程,從14nm到7nm到5nm再到現在的3nm。
&n之後,幾乎就達到了物理極限了,因為再小下去,量子力學就開始凸顯,會發生一種神奇的現象——量子隧道效應。
說到這個量子隧道效應。
就要知道物理是什麼科學,物理是描述物質運動規律和物質結構的學科。
譬如我們在宏觀世界描述一個人的位置,我們會用物理語言去描述他——此人在某時某地出現並以多大速度向什麼方向運動,這樣就給出了這個人的確定性。
如果要用數學語言去描述,那麼就是——此人在這裡的機率是100%,不在這裡的機率是0%,十分確定。
對應的修辭語言就是——此人“必然”出現在某地,和“絕無可能”出現在其它地方。
然而在微觀世界,一切都將發生變化,我們再也不能給出一個粒子的確定性描述,我們再也不能預測這個粒子出現的位置,只能預測它出現在這個位置的機率。
譬如電子在原子中的位置,我們就無法確定。
用數學語言去描述,就是——這個電子出現在這裡的機率不為0%,但也不為100%,只是它所有位置出現的機率加起來,一定是1,表示它的確在原子中,但有可能出現任何位置。所以你再去描述電子的位置時,就不能用“必然”和“絕無可能”,而是用“一切皆有可能”。
於是,就產生了量子隧道效應。
&n高的人,跳過2m高的牆,那麼他“必然”跳不過去,你觀察一萬次,他還是跳不過去。
&n高的電子,跳過2nm高的牆,那麼它就不再是“必然”跳不過去,而是“有一定可能”跳過去。你對這個電子觀察一萬次,總會發現有那麼幾次,電子竟然跳過去了。彷彿這個電子可以在牆上打洞,然後以一定的機率鑽過去一樣。
電子是在原子中通行。
原子的大小通常在零點幾奈米左右。
所以當CPU的奈米制程繼續深入,達到2nm、1nm乃至更小的時候,一個電晶體可能就是幾個原子鋪在一起的大小。
量子隧道效應這時候就開始發生,明明應該擋住一個電子透過的電晶體,卻忽然擋不住了。表達0的位元,忽然變成了表達1的位元,0和1顛倒,資料表達錯誤,計算結果也會立刻發生錯誤。
這就是傳統計算機達到極限,必須轉向量子計算機的原因。
……
聽完一位凝聚態大牛的報告。
杜恪夾著一本筆記,跟隨人群一起離開,在他身旁的是一位頭髮都快花白的年老科學家。