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日本自然科學研究機構分子科學研究所大森賢治教授領導的一個研究小組近日宣布，他們利用10萬億分之一秒的高強度紅外激光脈沖，成功向一個分子中的量子力學原子狀態（波函數）瞬間讀入信息。現在的高速信息處理依賴基于硅晶體管的大規模集成電路，但更大規模的集成電路會由于絕緣體的幅度達到數個原子層水平后而出現電子滲出，導致過熱和錯誤發生。 最新的納米技術由于同樣以電荷為信息載體，因此也逃不過這一命運。為解決這一難題，研究小組選擇了電子性質為中性的量子力學波函數作為信息載體進行試驗。 大森的研究小組之前曾成功利用0.3納米尺寸的分子波函數，使超級計算機的傅里葉變換提高1000倍，驗證了一個分子可以具有超高速計算機的功能。這一技術比以硅晶體管為基礎的元件體積小1000倍，速度卻提高1000倍以上。 但是，分子內復數的波函數由于分子固有的性質，只能進行幾種特定的計算。要實現任意演算，還需要開發出從外部置換分子內部信息的新技術。 之前科學家們認為分子中不同能量狀態的波函數不發生干擾，而此次研究小組發現，在10萬億分之一秒高強度紅外激光脈沖的照射下，不同能量狀態的波函數出現了干擾這一全新的物理現象。這種干擾現象可使分子內復數的波函數強度發生變化，進而可成功從外部讀入信息。 新成果意味著這一技術今后可能成為分子計算機的基礎技術，研究小組還將對固體和液體中雜亂的波函數進行復元試驗，以期建立分子計算機的基礎技術。 該研究成果最近發表于英國《自然·物理》雜志電子版。 |
