[時事討論] 很準啊！美國2020年盛世結束~

2021年12月18日14:11
黃秉華
有人比擬美國國運與「摩爾定律」掛鉤，這一點也不誇張，日本科學歷史學家湯淺光朝根據歷代科技強國盛世周期推算，自美國在上世紀20年代取代德國之後，美國盛世大概到2000年為止，看來是靠譜的。tvb now,tvbnow,bttvb! k; V) Q0 J+ u, l5 N( C0 x& a

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美國因為電腦的發明而強大，最關鍵的是發明了矽晶體，取代笨重的電子管，從此美國統治了全球科技。矽晶體比真空管小得多，快捷半導體公司（Fairchild Semiconductor）成功開發集成電路（Integrated Circuit, IC），更把功能進一步提升。IC可以把兩個以上的矽晶體，放在同一塊矽晶片之上，於是設計電子產品時，體積可以更微縮，但功能可以倍數提升。
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摩爾（Gordon Moore）是有份研發製IC的科學家，1965年，他根據IC的發展作出理論性預測，每隔十八至二十四個月，IC可以容納的矽晶體數目增加一倍，但價格不變。這就是「摩爾定律」（Moore’s Law）。這幾十年間，個人電腦、互聯網、智能手機的出現，都是摩爾定律的延續。不過，專家預期「摩爾定律」最多持續到2020年——目前矽晶體已微細至納米級別，一納米等如十億分之一米，專家估計到了2020年，矽晶體將縮減到5納米左右，屆時將非常接近極限，而無法再微縮下去。5 L# _( |0 _, q# x+ t- t7 o
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如果電腦技術要進行創新改良的話，必須換上另一套思維。一納米已經與病毒一樣大小，再縮小下去便會產生「量子效應」（Quantum Effects），出現「量子隧穿效應」（Quantum Tunneling Effect）──這兩個屬於量子世界、超出古典物理學理論的名詞，代表支配原子領域的「摩爾定律」將難以應用，電腦技術向前發展的方向就是量子計算。

美國物理學家費曼（Richard Feynman）於上世紀八十年代末期首先提出量子計算的可行性，這個概念為電腦技術提出了一個新的可能。量子是什麼？量子是最小的、不可再分割的能量單位。分子、原子、電子，其實都是量子的不同表現形式。可以說，我們的世界是由量子組成的。
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量子世界與我們目前認識的世界最大不同之處就是，量子世界不再是0/1、是／非。傳統電腦的運作原理就是矽晶體控制電子流的開關，即是 0 即 1 的「開關」，這稱之為位元（bit）。量子位元是（qubit），量子電腦也是使用0跟1，但與之不同的是，量子位元是0與1可同時計算。傳統系統中，一個位元在同一時間，不是0，就是1，但量子位元是0和1的量子的「疊加狀態」（Superposition)，即是「同時是0和1」。這是量子電腦計算的特性。

如果放棄的0與1門限，代之以量子的原理話，便可解決矽晶體的「摩爾定律」限制，因為量子疊加的效應，可以比傳統電腦同時處理更多任務，解決問題的速度更快無數倍。專家預測，未來量子電腦用一秒鐘，解決現時超級電腦需花15萬年的運算；一台量子電腦要比我們日常用的電腦快一億倍。' y" T! L3 I# @& `
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由是觀之，美國如果緊接「摩爾定律」時代，在量子電腦技術再下一城，很有機會可以讓美國科技盛世再延續多一個周期，即是大概80年左右。不過，中國的量子科技追上來，而且走勢凌厲，美國國運可能已經結束了。

黃秉華

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