(完整版)物理学与计算机科学发展的相互作用
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物理学史期末作业从计算机的发展论述其与物理学发展的关系从计算机的发展论述其与物理学发展的关系摘要:物理学与计算机科学关系密切、互相促进、共同发展。
电子计算机的发展使人类进入了数字文明时代。
计算机原来应物理学的需求而出现,也由物理学准备了它诞生的物质条件。
在20世纪,物理学首先成为立足于实验、理论和计算三大支柱之上的成熟的科学。
在21世纪,包括生命科学在内的整个自然科学正在沿相似的道路前进。
电子计算机正在全面进入生产技术、科学研究和社会生活的各个领域,彻底改变着整个人类文明的进程。
关键词:物理学;计算机;人类文明;信息正文人类不断地认识自然,发现自然的演化规律,创建了越来越完善的包括物理学在内的自然科学理论和生存所必须的技术体系,也创造了人类最杰出的技术成果----计算机,计算机技术的日益成熟和强大,又加速了物理学乃至整个自然科学理论及技术体系的发展,人类在成熟的数学物理学理论及技术体系的支持下将创造出功能更加强大的超级计算机……,在自然科学与计算机技术互为动力、竞相发展的良性循环过程中,控制进程的人当然是关键因素,受益的当然是创造计算机的人类自己。
人类社会因此而不断发展进步。
计算机理论与技术的不断成熟将加速物理学的进一步发展和完善。
计算机技术既然影响着人类生存的每一个方面,当然对诞生它的物理学有极大的影响。
计算机技术的不断成熟和完善必将成为物理学进一步发展的巨大动力。
过去几年、几十年的研究工作,在今天的计算机时代,很可能在几天、几小时、甚至是几分钟就完成了。
过去要很多人集体长时间才能完成的工作,在今天利用计算机系统,一个人在很短的时间里就能完成。
计算机把人类从繁重的相对简单的脑力劳动中解放了出来,使得科学家有更多的时间和精力去从事更富有创造性的研究工作。
从而加快自然科学的发展。
人类利用自身的智慧和计算机的高速运算和海量存貯能力,必将更快地发现物质世界更多的演化规律,创造出更加辉煌的技术成果。
计算机是人类制造出来的信息加工工具。
物理与计算机科学揭示物理学在计算机科学中的应用与发展引言:物理学和计算机科学是两个领域,它们看似有着一些分歧,但实际上它们之间有着紧密的联系。
本文将探讨物理学在计算机科学中的应用与发展,展示二者的相互影响与结合。
一、量子计算的兴起随着技术的进步,量子计算正逐渐成为计算机科学领域的热点研究方向。
量子计算利用了物理学的量子力学理论,通过量子比特的特性进行计算。
与传统计算方式相比,量子计算具有更强的计算能力和更高的并行性。
它可以应用于密码学、优化问题等领域,为计算机科学带来了巨大的突破。
二、物理模拟与计算机模拟物理学和计算机科学在模拟方面有着广泛的应用。
物理模拟使用物理原理来模拟真实世界的现象和过程,而计算机模拟则通过数值计算和算法来模拟各种物理系统。
物理学可以提供准确的模型和方程式,而计算机科学能够以更快的速度进行模拟计算,从而加速物理问题的解决。
三、数据分析与机器学习数据分析和机器学习是当今计算机科学中最热门的领域之一,而物理学则为其提供了强有力的支持。
物理学通过各种测量和观察,产生大量的数据,这些数据可以用于机器学习算法的训练和验证。
另外,物理学中的统计学原理也对机器学习中的模型训练和评估起到了重要的作用。
因此,物理学在数据分析和机器学习中具有重要的应用和发展空间。
四、量子通信与信息安全物理学中的量子力学原理不仅在量子计算中有着广泛应用,还可以用于量子通信和信息安全方面。
由于量子纠缠的特性,量子通信可以实现绝对安全的信息传输,防止被窃听和破解。
物理学的这一特性为信息安全领域的发展提供了新的方向和创新。
五、计算机辅助设计与模拟物理学和计算机科学在设计和模拟方面的结合,成为许多工程领域不可或缺的一部分。
例如,在建筑设计中,通过计算机辅助设计软件和物理学的原理,建筑师可以快速、准确地模拟和优化建筑结构。
同样地,在汽车工程和电子工程等领域,物理学和计算机科学的结合也发挥了巨大的作用,提高了生产效率和减少了成本。
物理和计算机科学之间的相互作用物理和计算机科学是两个不同的学科,但它们之间存在着紧密的相互作用。
物理学是研究物质的本质、性质和运动规律的学科,而计算机科学是研究计算机系统和计算机应用的原理、方法和技术的学科。
虽然它们看起来可能完全不同,但它们之间的相互作用是引人注目的。
首先,物理学为计算机科学提供了基础。
计算机科学需要物理学中的许多基本原理和概念,如电磁场、量子力学和热力学。
物理学中的这些概念使计算机科学家能够理解和应用计算机系统中的电路、信号传输和处理原理。
例如,物理学中的电磁场理论为计算机科学提供了电子元件和电路设计的基础。
另外,量子力学和热力学等概念也为计算机科学提供了在量子计算和热力学算法中的理论支持。
其次,计算机科学为物理学的研究提供了工具和方法。
计算机的发展为物理学家提供了强大的模拟和计算能力。
物理学研究需要大量的数据分析和计算模拟,而计算机科学可以提供高效且准确的方法来处理这些任务。
通过使用计算机模拟,物理学家可以研究复杂的物理现象,从而提供对实验结果的解释和预测。
此外,计算机科学家还可以利用机器学习和人工智能等技术来处理和分析物理学中的数据,以发现新的规律和结论。
物理学和计算机科学之间的相互作用还体现在诸多交叉学科的兴起。
例如,计算物理学是物理学与计算机科学紧密结合的一个分支学科,该学科运用计算机模拟和数值方法来解决物理问题。
计算物理学可以通过解决和研究复杂的物理过程,提供对物理学理论模型的验证和验证,为新材料的开发、能源系统的优化和宇宙研究等领域提供重要的支持。
此外,量子计算是物理学和计算机科学交叉的又一个热门领域。
量子计算与经典计算机不同,利用量子力学中的量子叠加和量子纠缠等特性进行运算,以实现在处理大量数据和复杂问题时的优越性能。
物理学研究有助于发现和理解量子计算机的物理现象,而计算机科学为量子计算机的设计和开发提供了工具和算法。
总结来说,物理学和计算机科学之间存在着深刻的相互作用。
物理学与计算机科学认识物理学在计算机技术中的应用物理学与计算机科学:认识物理学在计算机技术中的应用在现代科技的快速发展中,物理学和计算机科学两个领域不断交叉融合,互相促进着彼此的发展。
物理学作为一门基础科学,通过研究自然界的规律,为计算机科学提供了许多重要的理论基础和技术支持。
本文将重点介绍物理学在计算机技术中的应用,并探讨其中的几个典型例子。
1. 物理学在计算机模拟中的应用计算机模拟是物理学与计算机科学结合的一个重要方向。
物理学家通过建立各种数学模型,模拟自然界的物理过程,并借助计算机技术对这些模型进行求解和仿真。
这种模拟可以帮助科学家们更好地理解和预测物理系统的行为,为实验设计提供指导,并加快科学研究的进程。
其中一个典型的应用是天体物理学中的宇宙模拟。
宇宙中包含了大量的星系、恒星、行星等天体,它们之间相互作用形成了复杂的物理现象。
通过物理学的知识,结合计算机模拟技术,科学家们可以建立起宇宙模型,并模拟整个宇宙的演化过程。
这项工作不仅对于理解宇宙中的各种现象具有重要意义,还能为天体观测和航天技术提供指导。
2. 物理学在数据处理中的应用计算机科学中的数据处理涉及到对大量数据进行采集、存储、分析和处理等工作。
而物理学中的测量和实验也需要对大量的数据进行处理。
这使得物理学与计算机科学在数据处理方面有着天然的联系。
例如,在高能物理实验中,粒子碰撞产生的海量数据需要经过高效的处理和分析,以提取有价值的物理信息。
这个过程涉及到对图像、信号、统计等多个领域的数据处理技术。
计算机科学中的大数据处理、机器学习和人工智能等方法在这个过程中发挥了重要作用。
通过将物理学和计算机科学的知识相结合,科学家们能够更好地理解实验结果,并推动科学研究的进展。
3. 物理学在算法设计中的应用算法设计是计算机科学中的一个核心领域,而物理学中的许多问题也需要通过设计和优化算法来解决。
因此,物理学为计算机科学提供了许多经典的问题和解决方法。
物理与计算机科学学习物理认识物理在计算机科学中的应用物理与计算机科学学习:物理在计算机科学中的应用物理与计算机科学是两门截然不同的学科,但二者之间也存在着紧密的联系。
在计算机科学的发展中,物理学不仅为计算机的工作原理和性能提供了基础理论,还推动着计算机科学的进一步发展。
本文将探讨物理学在计算机科学中的应用。
一、计算机硬件计算机的硬件设计和制造离不开物理学的知识。
物理学中的电学和电子学理论为电路的设计和布局提供了指导。
通过对电子元件、电路板和计算机芯片等的物理特性研究,计算机硬件工程师可以更好地理解和改进计算机的内部结构和功能。
二、计算机网络计算机网络是现代计算机科学的重要组成部分,而物理学为其提供了基础。
物理学中的光学和电磁学知识被应用于光纤通信和无线通信技术中。
这些技术使得计算机之间可以进行高速、大容量的数据传输,推动着计算机网络的发展。
三、数据存储计算机科学中的数据存储与物理学的磁学有密切关系。
物理学研究了磁场和磁性材料的性质,而这些性质被应用于硬盘驱动器和磁带存储器等设备中。
通过磁性材料的特性,计算机可以将数据编码、存储和检索。
四、量子计算量子力学是物理学的分支学科,而量子计算是计算机科学中的新兴领域。
量子计算机利用量子力学的原理进行信息处理,可以在某些特定任务上比传统计算机更加高效。
物理学家和计算机科学家的合作为量子计算提供了理论和实验基础。
五、仿真和模拟物理学的原理和方法被广泛应用于计算机科学中的仿真和模拟领域。
通过使用物理学中的运动学和动力学等知识,计算机科学家可以建立各种物理系统的模型,并进行仿真实验。
这些仿真实验可以帮助科学家们更好地理解和预测真实世界中的物理现象。
六、人工智能物理学对于计算机科学中的人工智能也具有重要的意义。
例如,物理学中的神经网络理论为计算机科学家提供了构建人工神经网络的理论基础。
利用这些理论,计算机可以模拟人类大脑的结构和功能,实现一些智能化的任务。
总结而言,物理学在计算机科学中发挥着重要的作用。
物理学理论对计算机技术发展的影响物理学理论和计算机技术更是互有补益的成长着,本文对物理学理论对计算机技术发展的影响进行了研究。
物理学理论对计算机技术发展的影响【1】物理学理论在近代飞速发展,不论是在计算机理论上,还是在计算机硬件上物理学理论对计算机技术的影响是无可厚非的。
科技飞速发展,物理学理论和计算机技术更是互有补益的成长着,本文对物理学理论对计算机技术发展的影响进行了研究。
物理学理论计算机技术量子计算机一、近代物理学理论的发展与现代物理学理论现代物理学的发展即为19世纪至今,是现代物理学理论发展不断壮大的时期。
当力学,热力学,统计学,电磁学都发展的很完善时,有“两个不稳定因素”打破了物理界的当时的境况,推动了物理学的变革。
第一个是迈克尔逊-莫雷实验,即在实验中没测到“以太风”,也就是说不存在真正的参考系,光速与光源运动无关,光速各向同性。
第二个是黑体辐射实验,用经典物理学理论无法解释实验结果。
20世纪初,爱因斯坦打破了传统的物理学理论,提出了侠义相对论,彻底推翻了之前牛顿提出的绝对时空观的理论。
十年后又创立了广义相对论,阐述了万有引力的实质。
物理学界的第二个稳定因素――黑体辐射实验,通过普朗克,爱因斯坦,玻尔等一大批物理学家的努力下,量子力学应时诞生了。
随着薛定谔波动方程解释物质与波的关系,量子力学愈来愈趋于完善。
量子力学与相对论力学在现代物理学理论发展中是不可忽略的伟大成就。
这两个的研究的对象也发生了改变,由低速到高速,宏观到微观等,物理学理论也日趋成熟。
二物理学理论是计算机诞生的基础物理学作为理论基础:随着微积分、力学三大定律、万有引力定律,经典光学理论的建立,总所周知的一位伟大的物理学家――牛顿的整个力学的体系也完美的呈现于人们眼中。
一对天才数学家布尔和德莫根历经无数次的推演证明,挖掘出了数理逻辑中那闪耀着最亮的光辉――布尔代数:电磁理论则是伟大的物理学家法拉第和麦克斯文创立的!而微观领域上的量子力学经由多位物理学家――德布罗意、玻尔、爱因斯坦、海森伯、薛定谔建立;还有电子三极管经过无数次实验也被德弗雷斯发明出来了。
物理学在计算机科学中的应用计算机科学作为一门交叉学科,不仅涵盖了计算机硬件和软件系统的开发,还与其他学科紧密结合,共同推动科技进步。
其中,物理学作为一门基础学科,对计算机科学的发展起着重要的作用。
本文将探讨物理学在计算机科学中的应用。
一、量子计算量子力学是物理学的一个重要分支,而量子计算则是近年来备受关注的研究领域。
传统计算机使用基于二进制的位来储存和处理信息,而量子计算则利用量子位(Qubit),充分利用量子叠加和纠缠等特性,可以在更短的时间内完成复杂的计算任务。
量子计算的应用领域包括密码学、优化问题求解等。
物理学家和计算机科学家共同合作,致力于研究和开发新的量子计算理论和技术,为计算机科学带来了许多创新。
二、计算机图形学计算机图形学是计算机科学的一个重要领域,它研究如何利用计算机生成、处理和显示图像。
物理学在计算机图形学中扮演着重要的角色。
例如,光线追踪技术利用物理学中的光学原理,模拟光线在三维场景中的传播和反射,以及光线与物体相互作用的过程,使得计算机生成的图像更加真实和逼真。
物理学的知识也可以应用于计算机游戏、虚拟现实等领域,提升用户的视觉体验。
三、量子信息量子信息是物理学和计算机科学交叉的一个领域,研究如何利用量子力学的特性传输和处理信息。
量子信息包括量子通信和量子计算等方面。
物理学中的量子态、量子纠缠等概念在量子信息中发挥关键作用。
量子通信技术可以实现安全的密码传输,而量子计算技术可以更高效地解决一些复杂的数学问题。
物理学家和计算机科学家的合作为量子信息领域的研究和应用提供了坚实的基础。
四、仿真和建模仿真和建模是计算机科学的一个重要应用领域。
物理学提供了许多数学模型和物质行为的描述方法,为计算机科学家提供了理论基础。
通过物理模型的建立和仿真,可以在计算机上模拟和预测物理现象的发展过程和结果。
例如,通过计算机模拟天气、气候变化等物理现象,可以帮助人们更好地理解和预测气候变化的趋势,为应对气候变化提供科学依据。
物理学与信息科学的交互作用物理学和信息科学是两个不同领域的学科,但它们之间存在着紧密的交互作用。
物理学为信息科学提供了基础理论和实验方法,而信息科学则为物理学带来了新的研究方向和应用领域。
这种互动促进了两个学科的发展,并在许多领域中产生了深远的影响。
首先,物理学为信息科学提供了基础理论。
信息科学旨在研究信息的表示、传递和处理方式,而这些都可以从物理学的角度来进行理解和解释。
物理学中的信息理论为信息科学奠定了基础,它提供了关于信息的度量和编码方式的理论框架。
例如,香农熵是信息理论中用来衡量信息量的概念,它基于物理学中的热力学熵概念发展而来。
此外,物理学中的量子力学和统计力学理论也为信息科学提供了新的思路和方法。
量子信息科学利用量子态的特殊性质来进行信息的存储和传输,如量子计算和量子通信。
统计物理学则利用概率和统计方法来研究信息的统计规律性,如信息传输的通信信道容量等。
其次,信息科学为物理学带来了新的研究方向和应用领域。
信息科学中的数值模拟和计算机模型为物理学研究提供了强有力的工具。
通过计算机模拟,物理学家可以模拟和研究各种物理现象,如粒子物理学中的加速器模拟、天体物理学中的宇宙模拟等。
这些模拟可以帮助物理学家更好地理解和预测自然界中的现象。
此外,信息科学中的数据挖掘和机器学习方法也为物理学的研究提供了新的思路。
物理学家可以利用这些方法来分析和处理大量的数据,从中发现隐藏的规律和模式,如粒子物理学中的粒子探测器数据分析、宇宙学中的宇宙微波背景辐射数据分析等。
另外,物理学和信息科学在实际应用中的交互作用也十分广泛。
信息技术的发展催生了许多新的物理学应用。
例如,激光技术的突破极大地推动了物理学的研究和应用。
激光器被广泛应用于科学研究和工业生产中,如激光在光谱分析中的应用、激光制造技术的应用等。
此外,信息技术的快速发展也促进了物理学在医学、能源、材料等领域的应用。
比如,医学成像技术的发展离不开物理学中的光学和电磁学原理,信息科学中的图像处理和信号处理方法也为医学诊断提供了新的手段。
物理学与计算机科学发展的相互作用自地球上出现人类开始,人类就不断地认识自然,理解自然,揭示自然的运动、发展和变化的规律,因此就诞生了一门学科——物理学,来专门认识、研究、改造自然。
物理学在近300年中的不断发展,尤其是电磁学的飞速发展,使得物理学家具备了发明计算机的物理学理论基础。
计算机的诞生是物理学理论发展的必然结果,计算机科学是人类最杰出的科学成就,。
计算机科学的发展已经成为现代物理学的发展变革的前提。
1.物理学的发展对计算机诞生的作用1.1计算机诞生的理论基础伟大的英国物理学家牛顿发现了万有引力定律,发明了微积分,提出了牛顿三大运动定律,创立了经典光学理论,建立了牛顿经典力学大厦;安培、法拉弟、麦克斯韦创立了电磁理论,赫兹发现了麦克斯韦预言的电磁波,使得电磁学的理论基本建立; 爱因斯坦、德布罗意、玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克创立了量子力学,给物理学打开了一扇黑暗的大门,成为现代物理学发展的基础; 德福雷斯特发明了对电信号有放大作用的电子三极管,成为计算机的诞生提供硬件支持的理论。
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。
中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
1947年12月23日,美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里,3位科学家——巴丁博士、布菜顿博士和肖克莱利博士在紧张而又有条不紊地做着实验。
他们在导体电路中正在进行用半导体晶体管把声音信号放大的实验。
3位科学家惊奇地发现,在他们发明的器件中通过的一部分微量电流,竟然可以控制另一部分流过的大得多的电流,因而产生了放大效应。
这个器件,就是在科技史上具有划时代意义的成果——晶体管。
因它是在圣诞节前夕发明的,而且对人们未来的生活发生如此巨大的影响,所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。
另外,这3位科学家因此共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。
晶体管促进并带来了“固态革命”,进而推动了全球范围内的半导体电子工业。
作为主要部件,它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用,并产生了巨大的经济效益。
由于晶体管彻底改变了电子线路的结构,集成电路以及大规模集成电路应运而生,这样制造像高速电子计算机之类的高精密装置就变成了现实。
自牛顿去世到1943 年,全世界物理学家经过200 余年的不断努力,在数理逻辑和物理学的电磁理论、量子力学、半导体理论等方面获得了的巨大成功,为计算机的诞生在理论和技术上作好了充分的准备。
1.2物理学是计算机硬件的基础1944 年,美国国防部门组织了两位物理学家, 莫克莱与埃克特领导的200 多位专家研制小组, 经过两年多的艰苦劳动, 于1946年2月15 日, 在美国的宾夕法尼亚大学里研制出了人类的第一台电子管数字积分计算机ENIAC。
1947 年, 美国的巴丁等几位科学家研制出了既小又可靠, 并且不会变热, 结构单一的晶体管。
1953 年, 德克萨斯仪器公司和仙童公司都宣布研制成第一块集成电路。
1954 年, 德克萨斯仪器公司首先宣布建成了世界上第一条集成电路生产线。
随后美国贝尔实验室制成第一台晶体管计算机。
随着物理理论的逐渐完善和计算机科学理论的建立和计算机硬件发展,计算机先后经历了四个阶段的发展,详见表一,每一个发展都是物理学为计算机技术提供了硬件支持。
表一计算机发展阶段划分及特征表2.计算机科学在现代物理学中的作用2.1计算机在处理现代物理实验数据作用众所周知,物理学是一门以实验为基础的学科,但是物理学家们用传统的纸笔计算统计方法来处理大型的杂乱无章的实验数、,观察记录数据的时候就显得很困难了。
如著名的物理学家开普勒在16世纪末研究了第谷多年对行星进行仔细观察所做的大量记录,花了近30年的时间才提出了行星运动的开普勒三大定律。
现在物理学的实验数据、观测数据因为有计算高速准确的处理数据,大大提高物理实验结论的准确的和及时性。
随着计算机软件技术的发展,物理学家和计算机软件开发者开发了很多软件来处理物理实验数据软件,如EXCEL,ORIGIN,MATLAB。
计算机来处理实验数据不仅可用计算机准确快速地处理实验数据,还可以用计算机实现实验数据的实时采集和处理。
在近代物理实验中将新技术与实验相结合,把计算机接口技术引入到实验中,用计算机直接处理由接口采得的数据,可以提高实验的效率,增加实验的精确度。
计算机具有快速的计算能力和丰富的图形处理能力以及它的可编程性,用程序可对实验进行控制,用计算机来采集测量、储存数据,并在显示屏上显示实验曲线。
物理学家们在实验中不仅可以对实验本身进行研究,对不同条件下的测量值进行对比分析,可以为物理现象的探究和实验的准确验证提供准确的实验基础。
2.2计算机在物理学上的计算作用物理学的理论研究少不计算。
但是有很多的物理计算很庞大和不能计算,只用计算高速的计算能力,反复的地计算来无限逼近我的需要的结果,如求解高次的方程,这有大大地提高了计算的速度和计算的准确性。
在物理火箭工程动力学家中,因为不断地要求火箭不断变换轨道,需要对火箭的速度不断改变,从才能防止别人来拦截火箭或者破换火箭,同时也要要求火箭精确的发射降落的预定的目标,就不断的需要进行微分方程分计算。
这种如果依靠人力开计算的话是完全不可能实现这样的计算的,计算的高速运算能力就是这种情况提供了解决能力。
当初计算机的发明就是威力单纯地来解决这样的运算的,极大地推经了现代物理学的发展进程。
计算的机高速计算能力对于物理理论研究, 复杂的数学推导和数值计算、绘制函数曲线曲面, 函数极值、函数零点、函数的极点的都能相对轻松地完成,因此物理学家可将主要精力放在寻找物理系统运动规律和物理量本质意义上,不必来担心数学计算能力的脱节。
2.3计算机仿真运动在物理学上的作用物理学中研究物体运动时,在许多场合需要用计算机仿真技术准确表现出物体运动的规律,如物理学家用计算仿真火箭在太空中的运动规律,仿真大型游轮在高速流速场的运动规律。
一些常用的开发软件如3DMAX,FLASH等,物理学家们往往不能自由控制物体的运动,因而可以使用编程的方法来制作多媒体动画,这样可以严格按照物体的运动规律产生准确的物体运动的效果,从而避免建立一些大型试验室和购买大型实验设备,也加快物理学研究的多元化和准确性,便捷性。
3.物理学对计算机未来发展的影响3.1黑洞计算机①对一名物理学家来说,所有自然系统都是计算机。
岩石、原子弹及星系可能不运行Linux 程序,但它们也记录和处理信息。
每个电子、光子及其他基本粒子都存储数据比特值。
粒子无论何时发生相互作用,都会引起彼此取向的翻转。
这一过程可以借助于诸如C或Java等编程语言来想像:粒子就是一些变量,它们的相互作用就是诸如加法等运算行为。
每一比特信息在每秒钟内能翻转10*20次,这等效于时钟速度为100GG赫兹。
事实上,系统变化太快,不能由中心时钟来控制。
将一个数位比特翻转所用时间,近似等于从一个数位将信号传送到相邻数位的时间。
因此,极端便掌上计算机是高度平行运作的:它的运行不像单一处理器,而是像多个处理器的一个巨大阵列;每个处理器的工作几乎独立,并将其运算结果传送到其他相对较慢的处理器上。
黑洞计算机只要将数据以物质或能量的形式编码,然后投入到黑洞内即可实现实际计算。
通过适当制备投入黑洞的物质材料,黑客将能够为黑洞执行任何所需要这样,计算机的计算能力将大于万亿次每秒,成为真正的极速计算机。
①出自:晨风. “荒诞不经”的黑洞计算机.[J]科学大观园. 2006年第18期. p743.2量子计算机②量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。
当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。
量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。
研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。
量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统,量子计算机的变换包括所有可能的玄正变换。
量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交;量子计算机中的变换为所有可能的么正变换。
得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。
量子计算对经典计算作了极大的扩充,经典计算是一类特殊的量子计算。
量子计算最本质的特征为量子叠加性和量子相干性。
量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算,所有这些经典计算同时完成,并按一定的概率振幅叠加起来,给出量子计算机的输出结果。
总结:近代物理理论的建立和发展,使得物理学家发明了计算机。
从计算机发展的历史看, 它的每一个阶段都是以物理学的发展作为基础的,随着计算机技术日新月异的发展, 计算机系统不仅为物理学的统计计算带来了便利, 也将不断地影响物理学的研究方法, 为物理学的快速发展提供强大的动力。
物理学的高速发展,也必将影响计算机的发展,使得人们研制出能体积更小,计算能力更快的计算机。
总之,物理学与计算机科学相辅相成,相互促进,相互影响,使得人们更好的去生活。
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