中国科学院3纳米晶体管股票

① 量子电脑会取代硅芯片电脑吗

2000年，IBM公司宣布研制出利用5个原子作为处理器和存储器的量子计算机，即量子电脑。

按摩尔定律，电脑处理器正在变得越来越小，其功能则正在变得越来越强。但是，目前的处理器制造方式预料会在今后10年左右达到极限。现在使用的平版印刷技术无法制造出分子大小的微器件，这促使研究人员尝试利用基因链或通过开发其他微型技术来制造电脑。

量子计算机是一种基于原子所具有的神秘量子物理特性的装置，这些特性使得原子能够通过相互作用起到电脑处理器和存储器的作用。量子计算机的基本元件就是原子和分子。IBM的这台量子计算机被认为是朝着具有超高速运算能力的新一代计算装置迈出的新的一步。它可以用于诸如数据库超高速搜索等方面，还可以用于密码技术上，即密码的编制和破译。IBM公司利用这台量子电脑样机解决了密码技术中的一个典型的数学问题，即求解函数的周期。它可以一次性地解决这一问题的任何例题，而常规电脑需要重复数次才能解决这样的问题。

微电子技术面临挑战，但传统的制造业在挑战面前并不气馁，仍在不断地探索解决问题的新途径。美国电话电报公司的贝尔研究室于1988年研制成功了隧道三极管。这种新型电子器件的基本原理是在两个半导体之间形成一层很薄的绝缘体，其厚度为1～10纳米之间，此时电子会有一定的概率穿越绝缘层。这就是量子隧道效应。一层超薄的绝缘层好像是大山底下的一条隧道，电子可以顺利地从山的这边穿到山的那边。由于巧妙地应用了量子隧道效应，所以器件的尺寸比目前的集成电路小100倍，而运算速度提高1000倍，功率损耗只有传统晶体管的千分之一。显然，体积小，速度快，功耗低的崭新器件，对超越集成电路的物理限制具有重大意义。随着研究工作的深入发展，近年科学家已研制成功单电子晶体管，只要控制单个电子就可以完成特定的功能。

在过去短短几十年中，硅芯片走过一条高速成长之路。30纳米晶体管技术将使硅芯片可以容纳4亿个晶体锋。但这种增长不可能永远持续下去。因为，硅芯片将很快走向终结。谁会成为传统的硅芯片电脑的终结者?目前科学家看好光电脑、生物电脑和量子电脑，其中又以量子电脑呼声最高。

光电脑利用光子取代电子进行运算和存储，它用不同波长的光代表不同数据，可快速完成复杂计算。然而要想制造光电脑，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学晶体管。现有的光学晶体管庞大而笨拙，用其制造台式电脑，将有一辆汽车那么大，因此，光电脑短期内进入实用阶段很难。

DNA(脱氧核糖核酸)电脑是美国南加州大学阿德勒曼博士1994年提出的奇思妙想，他提出通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。

DNA是生物遗传的物质基础，它通过4种核苷酸的排列组合存储生物遗传信息。将运算信息排列于DNA上，并通过特定DNA片段之间的相互作用来得出运算结果，是DNA计算机工作的主要原理。

网德勒曼教授是DNA计算机研究领域的先驱。他于1994年在实验中演示，DNA计算机可以解决著名的“推销员问题”，首次论证了这种计算技术的可行性。“推销员问题”用数学语言来说，是求得在7个城市间寻找最短的路线，这一问题相对简单，心算就可以给出答案。

但这次阿德勒曼教授用DNA计算机演示的新问题难度就大多了，靠人脑的计算能力基本无法处理，这个问题可以形象化地表述如下：假设你走进一个有100万辆汽车的车行，想买一辆称心的车。你向销售员提出了一大堆条件，如“想买一辆4座和自动档的”，“敞篷和天蓝色的”，“宝马车”等等，加起来多达24项。在整个车行中，能满足你所有条件的车只有一辆。从理论上说，销售员必须一辆辆费劲地找。传统的电子计算机采用的就是这种串行计算的办法来求解。

阿德勒曼等设计的DNA计算机则对这一问题进行了并行处理。他们首先利用DNA片段编码了100万种可能的答案，然后将其逐一通过不同容器，每个容器都放入了代表24个限制条件之一的DNA。每通过一个容器，满足特定限制条件的DNA分子经反应后被留下，并进入下一个容器继续接受其他限制条件的检验，不满足的则被排除出去。

从解决这个问题的过程中可以看出，理论上，DNA计算机的运算策略和速度将优于传统的电子计算机。阿德勒曼教授说，虽然他们的新实验进一步提高了DNA计算机模型的运算能力，但总的来说，DNA计算机错误率还是太高；要真正超越电子计算机，还需要在DNA大分子操纵技术等方面有大的突破。而且目前流行的DNA计算技术都必须将DNA溶于试管液体中。这种电脑由一堆装着有机液体的试管组成，神奇归神奇，却也很笨拙。这一问题得不到解决，DNA电脑在可以预见的未来将难以取代硅芯片电脑。与前两者相比，量子电脑前景似乎更为光明。一些科学家预言，量子电脑将从新一代电脑研制热潮中脱颖而出。

中国科技大学量子电脑研究专家也提出了与此类似的观点，将量子形容为一种“玄而又玄”的东西，提出了一个比喻：如果一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理理论，它要么从左边、要么从右边穿过。而根据量子理论，它可以同时从猫的左边和右边穿过。量子这种常人难以理解的特性使得具有5000个量子位的量子电脑，可在约30秒内解决传统超级电脑要100亿年才能解决的大数因子分解问题。由于意识到量子电脑问世后将对电脑及网络安全构成巨大冲击，美国科研机构正在密切关注量子电脑的进展。不少国家从国家利益出发，正在量子电脑研究领域展开激烈的角逐。

以日本为例，日本邮政省于2000年决定增加量子信息技术的研究投入，预计到2010年将达到400亿日元。按照日本邮政省的预计，量子信息技术将在2030午步人实用化阶段。2000年，量子电脑研究捷报频传。先是中国科学院知识创新工程开放实验室成功研制出4个量子位的演示用量子电脑。之后，美国IBM公司又推出5个量子位的演示用量子电脑。印度科学家也在紧锣密鼓地开展此项研究，印度国家研究所的科学家说，量子电脑将于2005年问世。在美国加州理工学院，科学家们甚至已经在从事量子因特网的研究。

量子电脑虽然威力无比，妙不可言，但要真正为人类造福还需耐心期待。由于量子电脑的原理与构造和传统计算机截然不同，科学家的研制工作几乎是从零开始，十分艰难。而量子电脑运行时所需的绝对低温、原子测控等苛刻条件更使这种“魔法”般玄妙的神物目前不可能像个人电脑机一样走人寻常百姓家。但人们也不必失望，几十年以后，当量子电脑走出实验室，真正可以实际应用时，普通人完全可以通过互联网访问远程的量子主机，指挥它于这于那，共享这项神奇的发明。

可以预料，虽然量子电脑距离实用化还有很长的一段路要走，但它取代硅芯片电脑可能只是时间问题。

② 中国芯片有多少是中科院做出的，技术含量如何

芯片已经是我们日常生活中不可缺少的东西了，小到我们日常使用的手机，大到电脑主机、超级计算器等设备都离不开芯片的功劳。芯片在电子设备中的地位就如同人类的大脑在身体中的地位一样重要。可以说一个国家的芯片设计和制造水平反映出来的是一个国家的电子水平。就例如我们国家的华为和中兴两大企业。这两大企业都是由于自身强大的芯片设计技术，而最终被美国封杀。尤其是近期的华为芯片事件。让我们认识到了只有设计水平还不够，还需要做到芯片制造和设计水平齐头并进才可以。正是由于美国技术的封锁，导致华为的麒麟芯片不得不宣告停产。为了避免此类事件再次发生，我们也意识到了自身的不足，因此决定大力发展半导体行业。实现芯片国产化，打造属于自己的中国“芯”。那么中国的芯片中，有多少是中科院做出来的呢？其技术含量又如何？

以上就是关于中国芯片的问题，欢迎各位补充。

③ 靳健的中国科学院苏州纳米所研究员

1996年获吉林大学分析化学专业学士学位。2001年获吉林大学物理化学专业博士学位。2001-2003年在东京大学先端科学技术研究中心做JSPS博士后。2004-2009年在日本物质材料研究机构先后任特别研究员、主任研究员。2009年4月加入中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，百人计划研究员，博士生导师。在Nature Mater.，Nature Nanotech.，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.等刊物上发表论文50余篇，拥有日本专利2项，留日期间曾主持日本文部科学省科学研究费、日本池谷科学技术财团研究助成金等4个科研项目。
主要科学贡献：
（1）利用两相界面，系统地研究了通过合理的设计和操纵分子间非共价键的协同作用构建各种功能纳米结构组装体。首次报道了在液/液界面利用π-π相互作用构建磁性纳米粒子组装体的新方法；（2）利用化学方法成功制备出了在室温下保磁力超过2T的新型高各向异性氧化铁纳米材料。这是迄今为止发现的具有最大保磁力的金属氧化物磁性材料，此材料可吸收30GHz -150GHz频率的毫米波，可被用于作为电磁波干涉抑制材料；（3）2004-2008年期间，从事多孔超薄分离膜的设计、制备及其应用研究。作为项目负责人和主要完成人，完成了新型有机纳米超薄膜和纳米多孔分离膜的开发及其在分离中的应用两个科研项目。制备出了厚度在5纳米以下且具有很高的热稳定性和机械稳定性的新型有机自支持超薄膜，是目前为止人工合成的最薄的自支持有机固体膜。此工作被日本多家媒体报道并申请日本国家专利两项。同时，以无机纳米线为基元设计开发出了多孔纳米线纤维膜，此纤维膜具有极高的水透过速率，可模拟生物膜用于生物大分子的分离。
主要研究方向：纳米多孔分离材料和分离膜；纤维过滤材料；CO2捕获分离材料的设计开发；有机/无机纳米复合膜；表面/界面自组装。

④ 纳米级量子电脑发展得如何

纳米技术不但能使传统的微加工技术达到更高的程度，同时它还在试图以一种与以往相独特的方法来制造电子元件。传统的制造方法都在努力把大的东西做小，而纳米技术却要从底部出发，即由极小的分子元件组装成大的器件。这种由小到大的方法被一致性的认为是未来的发展方向，下面就让我们看看纳米技术是如何打造超级电脑的。

分子计算机的研发

现代的电子计算机是根据二进制的原理制造的，就是说计算机内所有的数据指令都是以二进制表达的。

我们通常使用的计数方式是十进制，用的是0～9这10个数字来表示数的大小，而二进制只用0和1这两个数字来表示数。大家对于这个了解下就可以了。二进制数用在计算机中进行加减乘除的运算非常方便。一个晶体管可以用两种状态，即打开和关闭，用打开状态代表1，用关闭状态代表0。分子中的化学键也可以有链接和断开两种状态。那么我们可不可以利用分子中化学键的开和关制造分子大小的开关，进而制造计算机呢？

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家就发明了一种新型分子开关，使分子计算机又向前迈进了一步。这一发明被选为“2000年世界十大科技进展”之一。

据介绍，这种分子开关非常的细，以一种叫套环烃的物质为基础制成。它包括衔接在一起的两个小环，每个小环由原子连接而成。这两个小环以互锁的方式衔接，就像是一小段链条。每个小环上都有两个叫做“识别位置”的结构，它们能够相互发生电化学作用。

现有的计算机基于二进位制，以晶体管的开和关两个状态来表示二进制的0和1。分子开关则有特殊的开和关状态。当一个电脉冲通过套环烃分子时，其中一个环将会失去一个电子并绕另一个环转动，这时分子开关处于“开”状态。失去电子的环重新得到原来的电子，则使开关处于“关”状态。套环烃开关能够反复被打开和关闭，且能在常温和固态下工作。实现分子开关的“开”和“关”状态，相当于制造出了用于电子计算机的最简单的逻辑门。逻辑门是现有计算机中央处理器工作的基础。

接下来的任务，科学家们还需要研制出合适的导线，以将分子开关连接起来，并通过整体设计将其开发成计算机元件。经过反复研究商讨之后，他们认为纳米碳管有可能是理想的导线材料。

2001年7月，一群惠普公司和洛杉矶加州大学的研究人员在报告中说，他们已成功制造了厚度仅相当于一粒分子的初步电路逻辑闸。而目前，其他小组如耶鲁大学和里斯大学的研究者们也准备宣布他们已成功制造了这种分子电路的其他基本计算部件。据他们说：他们已迈出重要的一步，并且超过了惠普和洛杉矶加州大学的研究者们。

在7月份的示范中，那个分子闸可移入“开”或“关”的位置，但不能恢复原位。可是耶鲁和里斯大学的研究小组却说，他们能够控制分子闸的开关，这是表述0和1的必要步骤。惠普实验室的科学家说他们在制造宽度少于12个原子的传导电线组中迈出了重要的一步，这是把分子开关连结起来的决定性步骤，有朝一日，这次前进将可能使电脑的运算速度比现在快许多倍。

据悉，某些在高度保密环境下工作的实验室，正在其他方面取得进展。其中一个实验室正在研制一种分子装置，它可储存随机存取数据。

如果成功制造出分子记忆装置，将来只需花费几美元费用，就可获得巨大的贮存容量，这对于我们将会是一个巨大的财富。一项近期可实施的应用方式，可能是把整部具有数码影碟质量的电影，储存在一个比普遍半导体芯片还小很多的空间里。

分子计算机运行所需的电力比现有计算机大大减少，这将使它的功效达到目前硅芯片计算机的百万倍。而且，分子计算机能够安全保存大量数据，使用它的用户可不必进行文件删除工作也可保持可用空间。此外，分子计算机还有希望免受计算机病毒、系统崩溃和碰撞等故障的影响，使计算机系统变的更加具有稳定性安全性。

光子计算机的研发

1990年，美国的贝尔实验室推出了一台由激光器、透镜、反射镜等组成的电脑。这就是光子计算机的雏形。光子计算机又叫光脑。电脑是靠电荷在线路中的流动来处理信息的，而光脑则是靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列来对信息进行处理的。与电脑相似的是，光脑也靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问题。

电脑的功率取决于其组成部件的运行速度和排列密度，光子在这两个方面做得都是很出色的。光子的速度即光速，为每秒30万千米，是宇宙中最快的速度，激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器件的1000倍。光子不像电子那样需要在导线中传播，即使在光线相交时，它们之间也不会相互影响，并且在不满足干涉的条件下也互不干涉。光束的这种互不干涉的特性，使得光脑能够顺利地在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，并且密度大令人吃惊。一块截面为5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有电话电缆的许多倍。贝尔实验室研制成功的光学转换器，在印刷字母O中可以装入2000个信息通道。因此，电子工程师们早就设想在电脑中使用光子了。

光脑的许多关键技术，如光互联技术、光存储技术、光电子集成电路等目前都已获得突破。光脑的应用将使信息技术发展产生飞跃并且成为促进信息技术进步的关键之一。

生物计算机的研发

电脑的性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。科学家发现，蛋白质有开关特性，用蛋白质分子做元件制成的集成电路，称为生物芯片。那么使用生物芯片的计算机称为生物计算机。已经研制出利用蛋白质团来制造的开关装置有：遗传生成芯片、合成蛋白质芯片、红血素芯片等。

用蛋白质制造的电脑芯片，在1平方微米面积上可容纳数亿个电路。因为它的一个存储点只有一个分子大小，所以存储容量可达到普通电脑的10亿倍。蛋白质构成的集成电路大小只相当于硅片集成电路的10万分之一，而且运转速度是相当地快，它只有10～11秒，大大超过人脑的思维速度；生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息速度要比人脑思维速度快得多了。

生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，而且具有生物的特点，自我组织和自我修复的功能都将会出现。它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。把生物芯片植入人的脑内，可以使盲人复明，使人脑的记忆力成千上万倍地提高；若是植入血管中，则可以监视人体内的化学变化，可以预防各种疾病的发生。

美国已研究出可以用于生物电脑的分子电路，它由有机物质的分子组成，只有现代电脑电路的千分之一大小。

生物电子技术是巧妙地将生物技术与电子技术融合在一起而产生的一种新技术。它利用微电子技术及生物技术，使DNA分子之间可以在某种酶的作用下瞬间完成生物化学反应，从一种基因代码变成另一种基因代码。反应前的基因代码可作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果。如果控制得当，那么还可以利用这种过程制成一种新型电脑。DNA制出的电脑运算速度是非常地快，它几天的运算量就相当于目前世界上所有计算机问世以来的总运算量。此外，它的存储容量非常大，超过目前所有计算机的存储容量。再有，DNA电脑所耗的能量极低，只有一台普通电脑的十亿分之一。

生物电脑是人们多年来的期望。有了它可以实现现有电脑无法实现的模糊推理功能和神经网络运算功能，它的出现是智能计算机的突破口之一，它也是发展计算机行业的引导查。一些科学家认为，这种新型电脑将很快就能取得实质性进展。

量子计算机的研发

2000年，IBM公司宣布研制出利用5个原子作为处理器和存储器的量子计算机，即量子电脑。

按摩尔定律，电脑处理器正在变得越来越小，其功能则正在变得越来越强。但是令人遗憾的是，目前的处理器制造方式预料会在今后10年左右达到极限。现在使用的平版印刷技术无法制造出分子大小的微器件，这促使研究人员尝试利用基因链或通过开发其他微型技术来制造电脑。

量子计算机是一种基于原子所具有的神秘量子物理特性的装置，这些特性使得原子能够通过相互作用起到电脑处理器和存储器的作用。IBM的这台量子计算机被认为是朝着具有超高速运算能力的新一代计算装置迈出的新的一步。量子计算机的基本元件就是原子和分子。它可以用于诸如数据库超高速搜索等方面，还可以用于密码技术上，即密码的编制和破译。IBM公司利用这台量子电脑样机解决了密码技术中的一个典型的数学问题，即求解函数的周期。它可以一次性地解决这一问题的任何例题，而常规电脑需要重复数次才能解决这样的问题。

虽然微电子技术面临挑战，但传统的制造业在挑战面前并不会低头气馁，仍在坚持不断地探索解决问题的新途径。美国电话电报公司的贝尔研究室于1988年研制成功了隧道三极管。这种新型电子器件的基本原理是在两个半导体之间形成一层很薄的绝缘体，其厚度为1～10纳米之间，此时电子会有一定的概率穿越绝缘层。这就是所谓的量子隧道效应。一层超薄的绝缘层好像是大山底下的一条隧道，电子可以顺利地从山的这边穿到山的那边。由于巧妙地应用了量子隧道效应，所以器件的尺寸比目前的集成电路小100倍，而运算速度提高1000倍，功率损耗只有传统晶体管的千分之一。显然，速度快，体积小，功耗低的崭新器件，对超越集成电路的物理限制具有重大意义。随着研究工作的深入发展，近年科学家已研制成功单电子晶体管，只要控制单个电子就可以完成特定的功能。

在过去几十年中，硅芯片走过一条高速成长之路。30纳米晶体管技术将使硅芯片可以容纳4亿个晶体锋。但这种增长不可能永远持续下去。因为，硅芯片的发展将很快走向尽头。谁会成为传统的硅芯片电脑的终结者?目前科学家看好光电脑、生物电脑和量子电脑，其中又以量子电脑呼声最高。

光电脑利用光子取代电子进行运算和存储，它用不同波长的光代表不同数据，可快速完成复杂计算。然而要想制造光电脑，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学晶体管。现有的光学晶体管庞大而笨拙，用其制造台式电脑，将有一辆汽车那么大，因此，光电脑短期内进入实用阶段将是一件十分困难的事。

DNA(脱氧核糖核酸)电脑是美国南加州大学阿德勒曼博士1994年提出的奇思妙想，他提出通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。

DNA是生物遗传的物质基础，它通过4种核苷酸的排列组合存储生物遗传信息。将运算信息排列于DNA上，并通过特定DNA片段之间的相互作用来得出运算结果，是DNA计算机工作的主要原理。

网德勒曼教授是DNA计算机研究领域的先驱他开创了对DNA计算机的研究之路。他于1994年在实验中演示，DNA计算机可以解决著名的“推销员问题”，首次论证了这种计算技术的可行性。“推销员问题”用数学语言来说，是求得在7个城市间寻找最短的路线，这么简单的问题，心算就可以给出答案。

但这次阿德勒曼教授用DNA计算机演示的新问题难度就大多了，靠人脑的计算能力基本无法处理，形象化地表述如下：假设你走进一个有100万辆汽车的车行，想买一辆称心的车。你向销售员提出了一大堆条件，如“敞篷和天蓝色的”，“想买一辆4座和自动档的”，“宝马车”等等，加起来多达24项。在整个车行中，能满足你所有条件的车只有一辆。从理论上说，销售员必须一辆辆费劲地找。而现在传统的电子计算机采用的就是这种串行计算的办法来求解。

阿德勒曼等设计的DNA计算机则就是针对这一问题进行了并行处理。他们首先利用DNA片段编码了100万种可能的答案，然后将其逐一通过不同容器，每个容器都放入了代表24个限制条件之一的DNA。每通过一个容器，满足特定限制条件的DNA分子经反应后就会被留下，并进入下一个容器继续接受其他限制条件的检验，不满足的则被排除出去。

从解决这个问题的过程中不难看出，理论上，DNA计算机的运算策略和速度将优于传统的电子计算机。阿德勒曼教授说，虽然他们的新实验进一步提高了DNA计算机模型的运算能力，但总的来说，DNA计算机还是存在太高的错误率；要真正超越电子计算机，还需要在DNA大分子操纵技术等方面有大的突破。而且目前流行的DNA计算技术都必须将DNA溶于试管液体中。这种电脑由一堆装着有机液体的试管组成，神奇归神奇，却也很笨拙。如果这一问题得不到解决，DNA电脑在可以预见的未来将难以取代硅芯片电脑。与前两者相比，量子电脑前景似乎更为光明。一些科学家预言，量子电脑将从新一代电脑研制热潮中脱颖而出，成为今后重要研究的一个目标。

中国科技大学量子电脑研究专家也提出了与此相同的观点，将量子形容为一种“玄而又玄”的东西，提出了一个比喻：如果一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理理论，它要么从左边、要么从右边穿过。而根据量子理论，它可以同时从猫的左边和右边穿过。量子这种常人难以理解的特性使得具有5000个量子位的量子电脑，可在约30秒内解决传统超级电脑要100亿年才能解决的大数因子分解问题。由于意识到量子电脑问世后将对电脑及网络安全构成巨大冲击，不少国家从自身国家利益出发，正在量子电脑研究领域展开激烈的角逐，时刻密切关注着量子电脑的发展进程。

2000年，量子电脑研究捷报频传。先是中国科学院知识创新工程开放实验室成功研制出4个量子位的演示用量子电脑。之后，美国IBM公司又推出5个量子位的演示用量子电脑。在美国加州理工学院，科学家们甚至已经在从事量子因特网的研究。

量子电脑虽然威力无比，妙不可言，要想它被广泛地运用，真正为人类造福还需耐心期待。由于量子电脑的原理与构造和传统计算机截然不同，科学家的研制工作几乎是从零开始，十分艰难。

量子电脑运行时所需的绝对低温、原子测控等苛刻条件更使这种“魔法”般玄妙的神物目前不可能像个人电脑机一样走入寻常百姓家。但人们也不必失望，相信经过科学家的不懈努力，在不久的将来，当量子电脑走出实验室，真正可以实际应用时，普通人完全可以通过互联网访问远程的量子主机，指挥它于这于那，共享这项神奇的发明。

可以预料，虽然量子电脑距离实用化还有很长的一段路要走，但它取代硅芯片电脑可能只是时间问题。

⑤ 什么是纳米超级电脑

纳米技术不但能使传统的微加工技术达到更高的程度，同时这项技术本身正试图以一种与以往不同的方法来制造电子元件。传统的制造方法都在努力把大的东西做小，而纳米技术却要从底部出发，即由极小的分子元件组装成大的器件。这种由小到大的方法被认为是未来的发展方向，下面就让我们看看纳米技术是如何打造超级电脑的。

分子计算机

现代的电子计算机是根据二进制的原理制造的，就是说计算机内所有的数据指令都是以二进制表达的。

什么是二进制呢？我们通常使用的计数方式是十进制，用的是0～9这10个数字来表示数的大小，而二进制只用0和1这两个数字来表示数。大家知道这个就可以了，以后有机会还可以学到更多关于二进制的问题。二进制数用在计算机中进行加减乘除的运算非常方便。一个晶体管可以用两种状态，即打开和关闭，用打开状态代表1，用关闭状态代表0。分子中的化学键也可以有链接和断开两种状态。可不可以利用分子中化学键的开和关制造分子大小的开关，进而制造计算机呢？

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家就发明了一种新型分子开关，使分子计算机又向前迈进了一步。这一发明被选为“2000年世界十大科技进展”之一。

据报道，这种分子开关非常的细，以一种叫套环烃的物质为基础制成。它包括衔接在一起的两个小环，每个小环由原子连接而成。这两个小环以互锁的方式衔接，类似于一小段链条。每个小环上都有两个叫做“识别位置”的结构，它们能够相互发生电化学作用。

现有的计算机基于二进位制，以晶体管的开和关状态来表示二进制的0和1。分子开关则有特殊的开和关状态。当一个电脉冲通过套环烃分子时，其中一个环失去一个电子并绕另一个环转动，这时分子开关处于“开”状态。失去电于的环重新得到原来的电子，则使开关处于“关”状态。套环烃开关能够反复被打开和关闭，且能在常温和固态下工作。实现分子开关的“开”和“关”状态，相当于制造出了用于电子计算机的最简单的逻辑门。逻辑门是现有计算机中央处理器工作的基础。

接下来，科学家们还需要研制出合适的导线，以将分子开关连接起来，并通过整体设计将其开发成计算机元件。他们认为纳米碳管有可能是理想的导线材料。

领导该项研究的科学家詹姆斯·希斯认为，将来的分子芯片有可能可以做到只有尘埃或沙粒那么大。由这种芯片制成的计算机有可能被编织到衣服里。

2印1年7月，一群惠普公司和洛杉矶加州大学的研究人员在报告中说，他们已成功制造了厚度仅相当于一粒分子的初步电路逻辑闸。而目前，其他小组如耶鲁大学和里斯大学的研究者们也准备宣布他们已成功制造了这种分子电路的其他基本计算部件。据他们说：他们已迈出重要的一步，超过了惠普和洛杉矶加州大学的研究者们。

在7月份的示范中，那个分子闸可移人“开”或“关”的位置，但不能返回原位。但是耶鲁和里斯大学的研究小组说，他们能够控制分子闸的开关，这是表述0和1的必要步骤。惠普实验室的科学家说他们在制造宽度少于12个原子的传导电线组中迈出了重要的一步，这是把分子开关连结起来的决定性步骤，有朝一日，它可使电脑的运算速度比现在快许多倍。

据悉，某些在高度保密环境下工作的实验室，正在其他方面取得进展。其中一个实验室正在研制一种分子装置，它可储存随机存取数据。

如果成功制造出分子记忆装置，将来只需花费几美元费用，就可获得巨大的贮存容量。一项近期可实施的应用方式，可能是把整部具有数码影碟质量的电影，储存在一个比普遍半导体芯片还小很多的空间里。在2～5年内，将会看到具有实用功效并投入运作的电路。

分子计算机运行所需的电力比现有计算机大大减少，这将使它的功效达到目前硅芯片计算机的百万倍。而且，分子计算机能够安全保存大量数据，使用它的用户可不必进行文件删除工作也可保持可用空间。此外，分子计算机还有希望免受计算机病毒、系统崩溃和碰撞等故障的影响。

光子计算机

1990年，美国的贝尔实验室推出了一台由激光器、透镜、反射镜等组成的电脑。这就是光子计算机的雏形。光子计算机又叫光脑。电脑是靠电荷在线路中的流动来处理信息的，而光脑则是靠激光束进入由反射镜和透镜组成的阵列来对信息进行处理的。与电脑相似的是，光脑也靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问题。

电脑的功率取决于其组成部件的运行速度和排列密度，光子在这两个方面都很理想。光子的速度即光速，为每秒30万千米，是宇宙中最快的速度，激光束对信息的处理速度可达现有半导体硅器件的1000倍。光子不像电子那样需要在导线中传播，即使在光线相交时，它们之间也不会相互影响，并且在不满足干涉的条件下也互不干涉。光束的这种互不干涉的特性，使得光脑能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道，密度大得惊人。一块截面为5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有电话电缆的许多倍。贝尔实验室研制成功的光学转换器，在印刷字母O中可以装入2000个信息通道。因此，电子工程师们早就设想在电脑中使用光子了。

光脑的许多关键技术，如光存储技术、光互联技术、光电子集成电路等目前都已获得突破。光脑的应用将使信息技术发展产生飞跃。

生物计算机

电脑的性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。科学家发现，蛋白质有开关特性，用蛋白质分子做元件制成的集成电路，称为生物芯片。使用生物芯片的计算机称为生物计算机。已经研制出利用蛋白质团来制造的开关装置有：合成蛋白质芯片、遗传生成芯片、红血素芯片等。

用蛋白质制造的电脑芯片，在1平方微米面积上可容纳数亿个电路。因为它的一个存储点只有一个分子大小，所以存储容量可达到普通电脑的10亿倍。蛋白质构成的集成电路大小只相当于硅片集成电路的10万分之一，而且运转速度更快，只有10～11秒，大大超过人脑的思维速度；生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息速度也比人脑思维速度快。

生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，而且具有生物的特点，具有自我组织和自我修复的功能。它可以与人体及人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收营养。把生物芯片植入人的脑内，可以使盲人复明，使人脑的记忆力成千上万倍地提高；若是植入血管中，则可以监视人体内的化学变化，可以预防各种疾病的发生。

美国已研究出可以用于生物电脑的分子电路，它由有机物质的分子组成，只有现代电脑电路的千分之一大小。

生物电子技术是巧妙地将生物技术与电子技术融合在一起而产生的一种新技术。它利用微电子技术及生物技术，使DNA分子之间可以在某种酶的作用下瞬间完成生物化学反应，从一种基因代码变成另一种基因代码。反应前的基因代码可作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果。如果控制得当，那么就可以利用这种过程制成一种新型电脑。DNA电脑运算速度快，它几天的运算量就相当于目前世界上所有计算机问世以来的总运算量。此外，它的存储容量非常大，超过目前所有计算机的存储容量。再有，DNA电脑所耗的能量极低，只有一台普通电脑的十亿分之一。

生物电脑是人们多年来的期望。有了它可以实现现有电脑无法实现的模糊推理功能和神经网络运算功能，是智能计算机的突破口之一。一些科学家认为，这种新型电脑将很快就能取得实质性进展。

量子计算机

2000年，IBM公司宣布研制出利用5个原子作为处理器和存储器的量子计算机，即量子电脑。

按摩尔定律，电脑处理器正在变得越来越小，其功能则正在变得越来越强。但是，目前的处理器制造方式预料会在今后10年左右达到极限。现在使用的平版印刷技术无法制造出分子大小的微器件，这促使研究人员尝试利用基因链或通过开发其他微型技术来制造电脑。

量子计算机是一种基于原子所具有的神秘量子物理特性的装置，这些特性使得原子能够通过相互作用起到电脑处理器和存储器的作用。量子计算机的基本元件就是原子和分子。IBM的这台量子计算机被认为是朝着具有超高速运算能力的新一代计算装置迈出的新的一步。它可以用于诸如数据库超高速搜索等方面，还可以用于密码技术上，即密码的编制和破译。IBM公司利用这台量子电脑样机解决了密码技术中的一个典型的数学问题，即求解函数的周期。它可以一次性地解决这一问题的任何例题，而常规电脑需要重复数次才能解决这样的问题。

微电子技术面临挑战，但传统的制造业在挑战面前并不气馁，仍在不断地探索解决问题的新途径。美国电话电报公司的贝尔研究室于1988年研制成功了隧道三极管。这种新型电子器件的基本原理是在两个半导体之间形成一层很薄的绝缘体，其厚度为1～10纳米之间，此时电子会有一定的概率穿越绝缘层。这就是量子隧道效应。一层超薄的绝缘层好像是大山底下的一条隧道，电子可以顺利地从山的这边穿到山的那边。由于巧妙地应用了量子隧道效应，所以器件的尺寸比目前的集成电路小100倍，而运算速度提高1000倍，功率损耗只有传统晶体管的千分之一。显然，体积小，速度快，功耗低的崭新器件，对超越集成电路的物理限制具有重大意义。随着研究工作的深入发展，近年科学家已研制成功单电子晶体管，只要控制单个电子就可以完成特定的功能。

在过去短短几十年中，硅芯片走过一条高速成长之路。30纳米晶体管技术将使硅芯片可以容纳4亿个晶体锋。但这种增长不可能永远持续下去。因为，硅芯片将很快走向终结。谁会成为传统的硅芯片电脑的终结者？目前科学家看好光电脑、生物电脑和量子电脑，其中又以量子电脑呼声最高。

光电脑利用光子取代电子进行运算和存储，它用不同波长的光代表不同数据，可快速完成复杂计算。然而要想制造光电脑，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学晶体管。现有的光学晶体管庞大而笨拙，用其制造台式电脑，将有一辆汽车那么大，因此，光电脑短期内进入实用阶段很难。

DNA（脱氧核糖核酸）电脑是美国南加州大学阿德勒曼博士1994年提出的奇思妙想，他提出通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。

DNA是生物遗传的物质基础，它通过4种核苷酸的排列组合存储生物遗传信息。将运算信息排列于DNA上，并通过特定DNA片段之间的相互作用来得出运算结果，是DNA计算机工作的主要原理。

网德勒曼教授是DNA计算机研究领域的先驱。他于1994年在实验中演示，DNA计算机可以解决著名的“推销员问题”，首次论证了这种计算技术的可行性。“推销员问题”用数学语言来说，是求得在7个城市间寻找最短的路线，这一问题相对简单，心算就可以给出答案。

但这次阿德勒曼教授用DNA计算机演示的新问题难度就大多了，靠人脑的计算能力基本无法处理，这个问题可以形象化地表述如下：假设你走进一个有100万辆汽车的车行，想买一辆称心的车。你向销售员提出了一大堆条件，如“想买一辆4座和自动档的”，“敞篷和天蓝色的”，“宝马车”等等，加起来多达24项。在整个车行中，能满足你所有条件的车只有一辆。从理论上说，销售员必须一辆辆费劲地找。传统的电子计算机采用的就是这种串行计算的办法来求解。

阿德勒曼等设计的DNA计算机则对这一问题进行了并行处理。他们首先利用DNA片段编码了100万种可能的答案，然后将其逐一通过不同容器，每个容器都放入了代表24个限制条件之一的DNA。每通过一个容器，满足特定限制条件的DNA分子经反应后被留下，并进入下一个容器继续接受其他限制条件的检验，不满足的则被排除出去。

从解决这个问题的过程中可以看出，理论上，DNA计算机的运算策略和速度将优于传统的电子计算机。阿德勒曼教授说，虽然他们的新实验进一步提高了DNA计算机模型的运算能力，但总的来说，DNA计算机错误率还是太高；要真正超越电子计算机，还需要在DNA大分子操纵技术等方面有大的突破。而且目前流行的DNA计算技术都必须将DNA溶于试管液体中。这种电脑由一堆装着有机液体的试管组成，神奇归神奇，却也很笨拙。这一问题得不到解决，DNA电脑在可以预见的未来将难以取代硅芯片电脑。与前两者相比，量子电脑前景似乎更为光明。一些科学家预言，量子电脑将从新一代电脑研制热潮中脱颖而出。

中国科技大学量子电脑研究专家也提出了与此类似的观点，将量子形容为一种“玄而又玄”的东西，提出了一个比喻：如果一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理理论，它要么从左边、要么从右边穿过。而根据量子理论，它可以同时从猫的左边和右边穿过。量子这种常人难以理解的特性使得具有5000个量子位的量子电脑，可在约30秒内解决传统超级电脑要100亿年才能解决的大数因子分解问题。由于意识到量子电脑问世后将对电脑及网络安全构成巨大冲击，美国科研机构正在密切关注量子电脑的进展。不少国家从国家利益出发，正在量子电脑研究领域展开激烈的角逐。

以日本为例，日本邮政省于2000年决定增加量子信息技术的研究投入，预计到2010年将达到400亿日元。按照日本邮政省的预计，量子信息技术将在2030午步人实用化阶段。2000年，量子电脑研究捷报频传。先是中国科学院知识创新工程开放实验室成功研制出4个量子位的演示用量子电脑。之后，美国IBM公司又推出5个量子位的演示用量子电脑。印度科学家也在紧锣密鼓地开展此项研究，印度国家研究所的科学家说，量子电脑将于2005年问世。在美国加州理工学院，科学家们甚至已经在从事量子因特网的研究。

量子电脑虽然威力无比，妙不可言，但要真正为人类造福还需耐心期待。由于量子电脑的原理与构造和传统计算机截然不同，科学家的研制工作几乎是从零开始，十分艰难。而量子电脑运行时所需的绝对低温、原子测控等苛刻条件更使这种“魔法”般玄妙的神物目前不可能像个人电脑机一样走人寻常百姓家。但人们也不必失望，几十年以后，当量子电脑走出实验室，真正可以实际应用时，普通人完全可以通过互联网访问远程的量子主机，指挥它于这于那，共享这项神奇的发明。

可以预料，虽然量子电脑距离实用化还有很长的一段路要走，但它取代硅芯片电脑可能只是时间问题。

⑥ 中国22纳米技术概念股有哪些中国22纳米技术相关股票名单

摘要：中国22纳米技术概念股 中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心（以下简称先导工艺研发中心）通过4年的艰苦攻关，在22纳米关键工艺技术先导研究与平台建设上，实现了重要突破。中国科学院微电子研究所与长电科技（600584）、通富微电（002156）、华... 中国22纳米技术概念股 中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心（以下简称先导工艺研发中心）通过4年的艰苦攻关，在22纳米关键工艺技术先导研究与平台建设上，实现了重要突破。中国科学院微电子研究所与长电科技（600584）、通富微电（002156）、华天科技（002185）、深南电路有限公司等共同投资设立华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，综艺股份、北京君正是CPU企业。 中国22纳米技术概念股一览： 长电科技（600584） 通富微电（002156） 华天科技（002185）让更多人知道事件的真相，把本文分享给好友：更多

⑦ 中科院概念股有哪些

1、德尔未来（002631）

德尔未来科技控股集团股份有限公司于2004年12月02日在苏州市工商行政管理局登记成立。法定代表人汝继勇，公司经营范围包括整体智能家居产品的研发、设计、生产和销售等。

2、中钢国际（000928）

随着中钢集团国际化经营战略的不断推进，中钢国际控股将逐渐吸收中钢集团其他海外机构业务和资产，逐步成为中钢集团实施国际化经营和全球化运作的重要战略平台。

3、道氏技术（300409）

广东道氏技术股份有限公司于2007年09月21日在江门市工商行政管理局登记成立。法定代表人荣继华，公司经营范围包括无机非金属材料、高分子材料、陶瓷色釉料及原辅料等。

4、东旭光电(000413)

东旭光电科技股份有限公司（原石家庄宝石电子玻璃股份有限公司，简称宝石A）成立于1992年，1996年在深圳证券交易所挂牌上市，是国内最大的集液晶玻璃基板装备制造、技术研发及生产销售于一体的高新技术企业。

5、 华丽家族(600503)

华丽家族股份有限公司成立于1996年10月18日，注册地位于上海市黄浦区瞿溪路968弄1号202室，法人代表为李荣强。经营范围包括股权投资管理，实业投资，投资咨询及管理。

⑧ 中科院首创2纳米芯片关键技术，还需要依赖光刻机吗

不需要了，中国科学院也收到了好消息，当世界处于7纳米研发阶段时，中国科学家开发了一种全新的垂直纳米级环形栅极晶体管，它也被认为是下一代2纳米级芯片的关键技术候选。这一研究成果也已在国际微电子器件领域的顶级期刊上发表，并成功获得专利授权，目前，我们在芯片研发方面一直处于世界顶级水平。

目前，荷兰光刻机已经正常提供给我们，毫无疑问，这是一个明智的选择，这将是双方的双赢局面。我们在这一领域的投资也超过了 1.5万亿，所以我们渴望拥有这样一台高精度的光刻机，这种光刻机有什么困难，最重要的是我们的技术还不够成熟。

关于以上的问题今天就讲解到这里，如果各位朋友们有其他不同的想法跟看法，可以在下面的评论区分享你们个人看法，喜欢我的话可以关注一下，最后祝你们事事顺心。