第169章 我有辦法讓它們自己出來!(6.2k)
第169章 我有辦法讓它們自己出來!(6.2k)
也不知是因為目前處於量子計算機研究的關鍵時刻,還是因為在狗大戶和白象身上賺到了錢,上面打著人工智慧小苔蘚在各個領域表現突出的名義,異常慷慨的給了周宇一千五百萬的獎金以及由清園大學破格授予了他正教授的頭銜。
獎金是秘密給的,但清園大學破格授予了他正教授的頭銜這事,可是公開的。
「周宇大佬有沒有二十一歲?這應該是歷史上最年輕的正教授了吧?」
「我大學都還沒畢業,周神就教授了?這合理嗎TT」
「我哭了,我通宵肝論文,掉頭髮,才勉強能發個SCI,人家輕輕鬆鬆正教授這差距,我裂開了。」
「我爸媽還在催我考研考公,人家都教授了,這簡直是降維打擊!」
「這就是傳說中的別人家的孩子,還是國家級的!」
「這比陶哲軒大神當上正教授時還年輕幾歲,嗚鳴,大佬能帶帶我嗎?」
「周神真的不能開個課教教我如何學習嗎?孩子太需要了!」
「周神的照片我要列印出來,每天膜拜!」
「怎麼是清園給的正教授?周神什麼時候去清園大學了?」
「這個估計只有少數人才知道,聽說周神主導的合作項目當中,有不少和清園有關係,所以他的正教授是由清園來授予的!」
周宇看到網絡上的消息時,一頭霧水。
他的項目和清園有關係?
不過他腦子轉得飛快,迅速理解起了這消息的意思。
他目前背靠的大學只有東蘭大學,東蘭大學目前的實力還沒法跟清園大學比,上面估計比較了兩所學校對他的加成,最後還是選擇了名氣大一點的清園。
為了讓他這正教授職位來的更名正言順一點,就在外界散播他的項目和清園有關係,
來堵住有些人的口了。
上面想的如此周到,周宇都要感動哭了,畢竟,他還沒聽說過,哪所大學的正教授,
不用寫申報材料的。
他這普升的通道,感覺跟走VIP通道一樣順暢。
清園雖然出力少,但他們白得了個周宇作為正教授,高興還來不及,自然沒意見。
就算真有人嫉妒,去舉報周宇,衛宏等人甚至清園的人都會幫忙擺平。
周宇發愁的是另外一件事。
這麼一大筆資金,他拿來幹嘛?
現在他們全家的吃喝住行都有專人負責,房子嘛,他更是在首都有一個單元的。
現代人身上的困擾,好像全部都避開了他一樣,根本就不存在。
以他現在的身份,想要進行投資也不行。
周宇是龍國最核心科技項目的負責人,他接觸的都是最高級別的機密,從小苔蘚的核心算法到無人機、J15的最新技術,再到剛剛啟動的量子計算項目,每一項都事關龍國的安全。
如果他進行個人投資,尤其是在金融市場,任何異常的資金流動都可能被境外情報機構盯上,試圖通過資金往來、投資去向等蛛絲馬跡,反向推斷國家戰略布局或技術研發進展。
像周宇這樣掌握核心技術的科學家,是境外勢力不惜一切代價拉攏、滲透的對象,如果他有大量個人資產或複雜的投資關係,對方不找他找誰啊?
蒼蠅不叮無縫的蛋,周宇要是有可以下手的弱點了,那蒼蠅估計得鋪天蓋地的撲過來錢放在也不是回事,周宇也不是葛朗台也不是守財奴。
他決定拿出一部分,獎勵給人工智慧研發組的人。
他很清楚,都知道國家隊的人大多數因為愛國情懷而投身科研,這確實是他們的精神支柱。
可光讓牛馬乾活,不讓牛馬吃草是不可能的。
上面雖然也發了些獎金給研發組,但那更多是統一的激勵政策,性質上與周宇個人拿出的這筆獎金還是完全不一樣。
對於研發組的成員來說,周宇不僅僅是他們的項目負責人,更是他們日夜追隨的領頭羊,是他們心目中的老闆。
國家層面的獎勵是宏大的認可,而來自項目負責人的獎勵,更能激發項目組人的加班積極性!
周宇覺得,作為一名帥氣多金且聰明的項目老闆,光畫大餅肯定不行。
所以周宇決定拿出六百萬出來,作為人工智慧研發組的獎勵。
按照項目組的人數,每個人至少能分十萬左右的獎金。
消息傳到人工智慧研發組後,整個組的人沸騰了起來。
「老闆我願為你做牛做馬!」
「嗚嗚!老闆我愛你!」
「老闆我要抱緊你的大腿!」
十分鐘後,周宇從研發組裡出來後,心疼起了自己的耳膜。
他還是低估了六百萬元獎金對於這些科研人的重要性,他打雞血好像有點打過了。
「周宇教授。」
周宇轉身,發現是個扎著高馬尾的女孩。
他腦子裡面突然閃過一個名字,脫口道:「柳思思?」
「你還記得我?」
「當然記得,當時你在自習室頂著個雞窩一樣的髮型」
咳咳,好像說錯話了。
周宇發現柳思思對他的好感度-5後,立刻閉嘴了。
柳思思看著眼前的男人,五味雜陳。
想當初,兩個人都在自習室里埋頭苦讀,她作為學姐,還曾給周宇講過一些專業課的難點。那時候,他們是平等的同窗。
結果現在,對方已經成了清園大學破格授予的正教授,名震全國的科研領軍人物,而她呢?
只是實驗室里一名普通的實習研究員,每天在最基礎的實驗中打轉,連轉正的機會都遙遙無期。
學弟變教授,還成了自己所在項目的老闆!
太魔幻了!
「大老闆,不知道我這個實習研究員有沒有獎金?」柳思思看對方一臉樣,開玩笑說道。
「這個應該也有,我到時候給財務說聲。」
柳思思愣住了。
不是,她還真有啊。
完了,財大氣粗的周宇讓她更加不爽了!
世界上多她一個有錢的聰明人怎麼了!
周宇現在需要集中精力學習量子力學的資料,沒時間跟柳思思多聊,跟對方交待了幾句後,就匆匆趕回了宿舍。
量子計算項目組建工作比他想像中都還要複雜許多。
除了技術上的瓶頸,還有龐大的資源協調、人才篩選、保密措施的落地-每一個環節都牽扯甚廣,需要投入巨大的精力。
衛宏帶著人前後忙了半年,才搞定。
一晃,新的一年已經過了一半,周宇終於從資料當中找出了頭緒。
他系統性地梳理了超導量子、離子阱、光量子等當前主流的量子計算技術路線,最終將目光鎖定在了一一拓撲量子計算。
這個方向,雖然在全球範圍內仍處於相對早期的探索階段,但這個方向,和系統資料上的技術,是最為契合的,讓周宇看到了突破現有瓶頸的巨大潛力。
傳統的量子比特都非常脆弱,極易受環境干擾而發生退相干,說人話就是量子信息丟失和運算錯誤。
這就像在沙灘上用沙子堆城堡,一陣風、一滴水都會讓它損失掉一角。
為了解決這個問題,需要複雜的量子糾錯碼,但這會極大地增加物理量子比特的數量和系統的複雜性,成本高昂且難以擴展。
而拓撲量子比特則不同。
它們的信息存儲在非局域的拓撲邊界態中,而非局域的量子態中。
簡單來說,信息被編碼在系統整體的拓撲性質中,而不是單個粒子的局部狀態。這就好比將信息刻畫在甜甜圈的洞上,無論你如何扭曲、拉伸甜甜圈,只要洞的數量不變,甜甜圈沒被你吃掉,信息就不會丟失。
這種拓撲保護使得量子比特對局部的環境噪聲和擾動具有天生的抵抗力,大大降低了錯誤率,為構建容錯量子計算機提供了更堅實的基礎。
由於其固有的容錯性,拓撲量子比特在理論上更容易實現大規模集成。
一旦成功,未來的量子計算機在增加量子比特數量時,其錯誤率不會像傳統量子比特那樣呈指數級增長,從而更容易實現通用容錯量子計算所需的百萬級量子比特數量。
而要成功建造量子計算機,離不開一種叫做馬約拉納費米子的粒子。
馬約拉納費米子是一種特殊的中性准粒子,它最奇異的特性在於它自身就是自己的反粒子。
這種特性最大的作用就是能夠形成具有拓撲保護的量子比特!
沒錯,就是像保鏢一樣!
如果一個粒子是它自己的反粒子,那麼它不帶任何內部加性量子數,比如電荷、輕子數等。
對於馬約拉納費米子而言,這意味著它不帶電荷,也沒有磁矩。
這種電中性的特性使得它與外部環境的相互作用極弱,因此天然地具有極高的穩定性,不容易受到電磁噪聲等環境干擾的影響。這對於脆弱的量子比特而言,是極其寶貴的性質。
這保鏢多好,只保護量子比特,一點都不干擾對方,簡直是天選乙方!
人狼話少的肌肉猛男有沒有!
話說這個概念最早是由物理學家馬約拉納在1937年提出,但在自然界中,真實的馬約拉納費米子尚未被直接觀測到。
但是,科學家們發現在一些特定的凝聚態物理系統中,可以誘導出具有馬約拉納費米子特性的准粒子,被稱為馬約拉納零能模。
一個形象的比喻是,一個普通的費米子可以被理論上認為是由兩個馬約拉納費米子構成的。
在特定的物理系統中,這兩個「半個」費米子也就是即馬約拉納零能模,可以被物理上地分開,存在於材料的不同端點或缺陷處。
量子信息不是存儲在某個單一的局部物理量上,而是分散存儲在這樣一對或多對非局域的馬約拉納零能模的整體拓撲性質中。
這意味著,即使環境中的局部噪聲干擾了其中一個馬約拉納零能模,只要不破壞整個系統的拓撲結構,量子信息也不會丟失。就好比信息不是寫在一個點上,而是被「編織」進了整個系統的結構里。
這種內在的抵抗錯誤的能力,就是拓撲保護。
而編織的操作更是可以直接實現量子門,沒必要像傳統量子比特那樣通過精確的脈衝控制。
由於編織本身也是一個拓撲過程,它同樣受益於拓撲保護,使得量子門操作更加穩定和精確。
就是如何找到一種含有馬約拉納費米子拓撲絕緣體碳材料有點麻煩,因為碳材料通常不具備天然的拓撲超導性或拓撲絕緣體屬性。
「小苔蘚,我需要你利用所有可用的理論物理模型、量子化學模擬工具,以及全球已知的碳材料資料庫,對具備拓撲絕緣體性質的碳基結構進行預測和篩選。」
「重點關注石墨烯及其衍生物、拓撲碳納米管、或者其他可能的碳基納米結構,我們需要找到那些在特定摻雜或應力條件下,能夠表現出非平庸拓撲性質,且可能在與超導體耦合後誘導出馬約拉納零能模的材料體系。」
「對這些潛在材料的能帶結構、體態拓撲不變量、邊界態性質、以及與超導體耦合後的費米面匹配情況進行高精度模擬,篩選出最有可能的候選材料,我們需要其在極低溫、
強磁場等實驗條件下,能夠保持量子態的穩定性。」
這項任務對小苔蘚而言,是一次全新的挑戰。
它將需要調動天河超算的算力,進行海量的第一性原理計算、密度泛函理論計算以及蒙特卡洛模擬。
【主人,我現在被限制了算力,至少需要1200個小時才能給到結果。】
1200個小時?
接近兩個月的時間,太慢了。
為了確保趙銘的腦機接口康復項目能夠得到最高優先級,小苔蘚幾乎獨占了天河超算的核心資源,導致其他科研項目被嚴重擠壓。
雖然上面默認了這種資源傾斜,但這畢竟不是長久之計。
現在,當他自己的量子計算項目需要龐大算力時,這個瓶頸立刻顯現出來。
量子計算的競爭是全球性的,窗口期極其短暫。
每一個小時的延遲,都可能意味著被競爭對手搶占先機。
他深吸一口氣,拿起手機,只能用手邊的紅色電話撥通了衛宏的專線。
「衛總,求您個事。」
衛宏心裡咯瞪一下,大半晚上瞌睡都嚇醒了。
周宇這麼說話,事情一定不小,他忙問道:「什麼事?你說。」
「天河的算力,能多分配給小苔蘚一點嗎?」
周宇說出這話都感覺不好意思,這就跟自家孩子是個大饞丫頭一樣。
「有急用?」
「有急用。」
衛宏沒多問,他知道周宇不會騙他,讓周宇先等一會兒後,立刻打電話去了天河項目組。
十分鐘不到,小苔蘚就再次更新了計算時間。
【主人,現在只需要18個小時就能給到您結果了入(一)】
呼!
周宇一下就鬆了口氣。
雖然不知道耽誤了多少其他想要超算的項目,但是小苔蘚所用的算力,非常關鍵。
他現在,可以開始放心等待小苔蘚的結果了。
半個月後,周宇成功通過小苔蘚的輔助,搞定了含有馬約拉納費米子拓撲絕緣體碳材料的製備。
鬆了一口氣的周宇目光不自覺地落在了電腦頁面上,在一個打開的窗口裡,有一張量子衛星模型照片,那是潘院士團隊的傑作,也是龍國在量子通信領域的驕傲。
一個大膽而近乎瘋狂的想法,在他的腦海中萌生。
「如果我們能在量子衛星上進行量子計算的關鍵實驗呢?」
周宇喃喃自語,這個念頭一旦產生,就如同野草般瘋狂生長。
他想到了拓撲量子計算的非局域性和編織操作。
如果能在衛星上實現超遠距離的量子糾纏,甚至進行簡單的量子門操作,那將是對拓撲量子計算理論的終極驗證,也是對未來分布式量子計算網絡的初步探索。
周宇立刻拿起手機,撥通了潘院士的電話。
雖然時間已經很晚,但他知道潘院土常年泡在實驗室,這點時間對他來說不算什麼。
電話很快接通了,潘院士的聲音帶著一如既往的沉穩和幾分高興:「周教授啊?這麼晚了,有什麼事?」
「潘院土,很抱歉這麼晚打擾您。」周宇語氣急促,但帶看無法抑制的興奮,「我有一個—不成熟的想法,想向您請教。」
「哦?」潘院士的語調略微上揚,有些不相信,他可知道周宇的腦子有多靈活,當初做量子衛星實驗,就是周宇提醒了他關鍵點,讓他們的量子衛星早日升空了。
「能讓你這麼晚打電話過來的想法,肯定不尋常,你說說看。」
周宇深吸一口氣,將自己的想法和盤托出:「潘院士,我想在我們的量子衛星上,進行一項關於拓撲量子比特編織操作的實驗。」
「你在研究拓撲量子?」
「嗯,算是吧,我想的是,拓撲量子計算的核心優勢就是其容錯性,信息存儲在非局域的拓撲結構中,通過編織操作實現量子門。」
「如果我們能在衛星上,成功地將遠距離糾纏的量子比特進行編織,並觀測到其量子態的變化,這將直接證明拓撲量子計算的理論可行性,並且能夠驗證馬約拉納費米子的非阿貝爾統計特性在極端環境下的穩定性。」
「這不僅僅是理論驗證,這項實驗如果成功,將為未來全球分布式量子計算網絡的構建提供寶貴的經驗!想像一下,如果我們將多個地面量子計算節點通過量子衛星連接起來,形成一個全球天地一體的量子超級計算機組網。」
潘院士嘴巴張了張,他發現周宇比他想法更瘋狂。
「這—這需要對衛星進行改造,技術難度和風險都極高。」
「如果我們在衛星上成功驗證了量子比特的遠距離操控和編織,就等於我們邁出了分布式量子計算最關鍵的一步。」
「未來,我們可以想像,全球各地的量子計算中心,不再是孤立的個體,而是通過量子衛星網絡連接起來,形成一個統一的、協同工作的量子超算平台。」
潘院士聽到周宇這麼說,突然想起了衛宏曾經跟他透露過的事。
上面投入了大量人才在量子計算領域,如果有保密序列中的人來向他請教,希望他能幫忙。
大量人才,這其中該不會包含周宇吧?
潘院士越想越覺得有可能。
像周宇這種舉一反十的奇才,被投入到量子計算領域好像是件很合理的事。
只是不知道,周宇研究到了哪一步?
潘院士心裡痒痒,他想抓著周宇問個明白,但在保密序列下,他無法直接問,沉默幾秒後,想到了一個方案來幫周宇。
「周宇,太空實驗可能短時間內做不成了,我們可以做量子衛星的地面實驗。」
「地面實驗?」周宇重複了一遍,他迅速思考著地面實驗能帶來哪些幫助。
潘院士看出周宇的疑惑,耐心解釋道:「是的,直接在衛星上進行量子比特的編織和操控,其載荷的穩定性、超高精度的光路對準、以及極低溫環境的維持,這些都是巨大的工程挑戰,需要我們進行大量的前期驗證和技術攻關,短則幾年,長則十幾年。」
他繼續說道:「但我們不能因為太空實驗的難度高,就停滯不前,量子衛星的地面實驗,可以為我們未來的太空量子計算機,提供關鍵的數據和經驗。」
「例如,我們可以嘗試在地面站之間,通過模擬太空的遠距離糾纏鏈路,來測試量子比特的非局域編織操作的保真度,這能直接驗證拓撲量子計算最核心的非阿貝爾統計特性。」
「但我們的實驗,不一定會順利。」
周宇反應過來後,問道:「為什麼這麼說?」
「自從我們的量子衛星發射上去後,有些地區,就多了不少新型移動衛星干擾站。」
「這些干擾站,專門針對我們量子衛星的通信鏈路,它們不發射傳統意義上的強電磁干擾信號,而是通過高精度的定向能量束,或者模擬量子噪聲,試圖破壞我們量子糾纏光子的相干性。」
「在某些關鍵的試驗中,我們發現量子糾纏的分發效率和保真度出現了不明原因的驟降,經過分析,雖然還無法完全鎖定,但我們高度懷疑是某些新型干擾站所為。」
潘院士的語氣中帶著明顯的擔憂。
「傳統的電磁干擾,我們可以用擴頻、跳頻、抗干擾天線等方式去對抗,但針對量子態的干擾,無論是退相干攻擊,還是光子數竊聽,都更加隱蔽,也更難以防範,這就像是敵人已經摸到了我們量子通信的命門。」
「關鍵這些衛星干擾站十分隱蔽,我們很難找到在哪些地方。」
「找不到嗎?」
「潘院士,我有辦法,讓它們自己出來—」
也不知是因為目前處於量子計算機研究的關鍵時刻,還是因為在狗大戶和白象身上賺到了錢,上面打著人工智慧小苔蘚在各個領域表現突出的名義,異常慷慨的給了周宇一千五百萬的獎金以及由清園大學破格授予了他正教授的頭銜。
獎金是秘密給的,但清園大學破格授予了他正教授的頭銜這事,可是公開的。
「周宇大佬有沒有二十一歲?這應該是歷史上最年輕的正教授了吧?」
「我大學都還沒畢業,周神就教授了?這合理嗎TT」
「我哭了,我通宵肝論文,掉頭髮,才勉強能發個SCI,人家輕輕鬆鬆正教授這差距,我裂開了。」
「我爸媽還在催我考研考公,人家都教授了,這簡直是降維打擊!」
「這就是傳說中的別人家的孩子,還是國家級的!」
「這比陶哲軒大神當上正教授時還年輕幾歲,嗚鳴,大佬能帶帶我嗎?」
「周神真的不能開個課教教我如何學習嗎?孩子太需要了!」
「周神的照片我要列印出來,每天膜拜!」
「怎麼是清園給的正教授?周神什麼時候去清園大學了?」
「這個估計只有少數人才知道,聽說周神主導的合作項目當中,有不少和清園有關係,所以他的正教授是由清園來授予的!」
周宇看到網絡上的消息時,一頭霧水。
他的項目和清園有關係?
不過他腦子轉得飛快,迅速理解起了這消息的意思。
他目前背靠的大學只有東蘭大學,東蘭大學目前的實力還沒法跟清園大學比,上面估計比較了兩所學校對他的加成,最後還是選擇了名氣大一點的清園。
為了讓他這正教授職位來的更名正言順一點,就在外界散播他的項目和清園有關係,
來堵住有些人的口了。
上面想的如此周到,周宇都要感動哭了,畢竟,他還沒聽說過,哪所大學的正教授,
不用寫申報材料的。
他這普升的通道,感覺跟走VIP通道一樣順暢。
清園雖然出力少,但他們白得了個周宇作為正教授,高興還來不及,自然沒意見。
就算真有人嫉妒,去舉報周宇,衛宏等人甚至清園的人都會幫忙擺平。
周宇發愁的是另外一件事。
這麼一大筆資金,他拿來幹嘛?
現在他們全家的吃喝住行都有專人負責,房子嘛,他更是在首都有一個單元的。
現代人身上的困擾,好像全部都避開了他一樣,根本就不存在。
以他現在的身份,想要進行投資也不行。
周宇是龍國最核心科技項目的負責人,他接觸的都是最高級別的機密,從小苔蘚的核心算法到無人機、J15的最新技術,再到剛剛啟動的量子計算項目,每一項都事關龍國的安全。
如果他進行個人投資,尤其是在金融市場,任何異常的資金流動都可能被境外情報機構盯上,試圖通過資金往來、投資去向等蛛絲馬跡,反向推斷國家戰略布局或技術研發進展。
像周宇這樣掌握核心技術的科學家,是境外勢力不惜一切代價拉攏、滲透的對象,如果他有大量個人資產或複雜的投資關係,對方不找他找誰啊?
蒼蠅不叮無縫的蛋,周宇要是有可以下手的弱點了,那蒼蠅估計得鋪天蓋地的撲過來錢放在也不是回事,周宇也不是葛朗台也不是守財奴。
他決定拿出一部分,獎勵給人工智慧研發組的人。
他很清楚,都知道國家隊的人大多數因為愛國情懷而投身科研,這確實是他們的精神支柱。
可光讓牛馬乾活,不讓牛馬吃草是不可能的。
上面雖然也發了些獎金給研發組,但那更多是統一的激勵政策,性質上與周宇個人拿出的這筆獎金還是完全不一樣。
對於研發組的成員來說,周宇不僅僅是他們的項目負責人,更是他們日夜追隨的領頭羊,是他們心目中的老闆。
國家層面的獎勵是宏大的認可,而來自項目負責人的獎勵,更能激發項目組人的加班積極性!
周宇覺得,作為一名帥氣多金且聰明的項目老闆,光畫大餅肯定不行。
所以周宇決定拿出六百萬出來,作為人工智慧研發組的獎勵。
按照項目組的人數,每個人至少能分十萬左右的獎金。
消息傳到人工智慧研發組後,整個組的人沸騰了起來。
「老闆我願為你做牛做馬!」
「嗚嗚!老闆我愛你!」
「老闆我要抱緊你的大腿!」
十分鐘後,周宇從研發組裡出來後,心疼起了自己的耳膜。
他還是低估了六百萬元獎金對於這些科研人的重要性,他打雞血好像有點打過了。
「周宇教授。」
周宇轉身,發現是個扎著高馬尾的女孩。
他腦子裡面突然閃過一個名字,脫口道:「柳思思?」
「你還記得我?」
「當然記得,當時你在自習室頂著個雞窩一樣的髮型」
咳咳,好像說錯話了。
周宇發現柳思思對他的好感度-5後,立刻閉嘴了。
柳思思看著眼前的男人,五味雜陳。
想當初,兩個人都在自習室里埋頭苦讀,她作為學姐,還曾給周宇講過一些專業課的難點。那時候,他們是平等的同窗。
結果現在,對方已經成了清園大學破格授予的正教授,名震全國的科研領軍人物,而她呢?
只是實驗室里一名普通的實習研究員,每天在最基礎的實驗中打轉,連轉正的機會都遙遙無期。
學弟變教授,還成了自己所在項目的老闆!
太魔幻了!
「大老闆,不知道我這個實習研究員有沒有獎金?」柳思思看對方一臉樣,開玩笑說道。
「這個應該也有,我到時候給財務說聲。」
柳思思愣住了。
不是,她還真有啊。
完了,財大氣粗的周宇讓她更加不爽了!
世界上多她一個有錢的聰明人怎麼了!
周宇現在需要集中精力學習量子力學的資料,沒時間跟柳思思多聊,跟對方交待了幾句後,就匆匆趕回了宿舍。
量子計算項目組建工作比他想像中都還要複雜許多。
除了技術上的瓶頸,還有龐大的資源協調、人才篩選、保密措施的落地-每一個環節都牽扯甚廣,需要投入巨大的精力。
衛宏帶著人前後忙了半年,才搞定。
一晃,新的一年已經過了一半,周宇終於從資料當中找出了頭緒。
他系統性地梳理了超導量子、離子阱、光量子等當前主流的量子計算技術路線,最終將目光鎖定在了一一拓撲量子計算。
這個方向,雖然在全球範圍內仍處於相對早期的探索階段,但這個方向,和系統資料上的技術,是最為契合的,讓周宇看到了突破現有瓶頸的巨大潛力。
傳統的量子比特都非常脆弱,極易受環境干擾而發生退相干,說人話就是量子信息丟失和運算錯誤。
這就像在沙灘上用沙子堆城堡,一陣風、一滴水都會讓它損失掉一角。
為了解決這個問題,需要複雜的量子糾錯碼,但這會極大地增加物理量子比特的數量和系統的複雜性,成本高昂且難以擴展。
而拓撲量子比特則不同。
它們的信息存儲在非局域的拓撲邊界態中,而非局域的量子態中。
簡單來說,信息被編碼在系統整體的拓撲性質中,而不是單個粒子的局部狀態。這就好比將信息刻畫在甜甜圈的洞上,無論你如何扭曲、拉伸甜甜圈,只要洞的數量不變,甜甜圈沒被你吃掉,信息就不會丟失。
這種拓撲保護使得量子比特對局部的環境噪聲和擾動具有天生的抵抗力,大大降低了錯誤率,為構建容錯量子計算機提供了更堅實的基礎。
由於其固有的容錯性,拓撲量子比特在理論上更容易實現大規模集成。
一旦成功,未來的量子計算機在增加量子比特數量時,其錯誤率不會像傳統量子比特那樣呈指數級增長,從而更容易實現通用容錯量子計算所需的百萬級量子比特數量。
而要成功建造量子計算機,離不開一種叫做馬約拉納費米子的粒子。
馬約拉納費米子是一種特殊的中性准粒子,它最奇異的特性在於它自身就是自己的反粒子。
這種特性最大的作用就是能夠形成具有拓撲保護的量子比特!
沒錯,就是像保鏢一樣!
如果一個粒子是它自己的反粒子,那麼它不帶任何內部加性量子數,比如電荷、輕子數等。
對於馬約拉納費米子而言,這意味著它不帶電荷,也沒有磁矩。
這種電中性的特性使得它與外部環境的相互作用極弱,因此天然地具有極高的穩定性,不容易受到電磁噪聲等環境干擾的影響。這對於脆弱的量子比特而言,是極其寶貴的性質。
這保鏢多好,只保護量子比特,一點都不干擾對方,簡直是天選乙方!
人狼話少的肌肉猛男有沒有!
話說這個概念最早是由物理學家馬約拉納在1937年提出,但在自然界中,真實的馬約拉納費米子尚未被直接觀測到。
但是,科學家們發現在一些特定的凝聚態物理系統中,可以誘導出具有馬約拉納費米子特性的准粒子,被稱為馬約拉納零能模。
一個形象的比喻是,一個普通的費米子可以被理論上認為是由兩個馬約拉納費米子構成的。
在特定的物理系統中,這兩個「半個」費米子也就是即馬約拉納零能模,可以被物理上地分開,存在於材料的不同端點或缺陷處。
量子信息不是存儲在某個單一的局部物理量上,而是分散存儲在這樣一對或多對非局域的馬約拉納零能模的整體拓撲性質中。
這意味著,即使環境中的局部噪聲干擾了其中一個馬約拉納零能模,只要不破壞整個系統的拓撲結構,量子信息也不會丟失。就好比信息不是寫在一個點上,而是被「編織」進了整個系統的結構里。
這種內在的抵抗錯誤的能力,就是拓撲保護。
而編織的操作更是可以直接實現量子門,沒必要像傳統量子比特那樣通過精確的脈衝控制。
由於編織本身也是一個拓撲過程,它同樣受益於拓撲保護,使得量子門操作更加穩定和精確。
就是如何找到一種含有馬約拉納費米子拓撲絕緣體碳材料有點麻煩,因為碳材料通常不具備天然的拓撲超導性或拓撲絕緣體屬性。
「小苔蘚,我需要你利用所有可用的理論物理模型、量子化學模擬工具,以及全球已知的碳材料資料庫,對具備拓撲絕緣體性質的碳基結構進行預測和篩選。」
「重點關注石墨烯及其衍生物、拓撲碳納米管、或者其他可能的碳基納米結構,我們需要找到那些在特定摻雜或應力條件下,能夠表現出非平庸拓撲性質,且可能在與超導體耦合後誘導出馬約拉納零能模的材料體系。」
「對這些潛在材料的能帶結構、體態拓撲不變量、邊界態性質、以及與超導體耦合後的費米面匹配情況進行高精度模擬,篩選出最有可能的候選材料,我們需要其在極低溫、
強磁場等實驗條件下,能夠保持量子態的穩定性。」
這項任務對小苔蘚而言,是一次全新的挑戰。
它將需要調動天河超算的算力,進行海量的第一性原理計算、密度泛函理論計算以及蒙特卡洛模擬。
【主人,我現在被限制了算力,至少需要1200個小時才能給到結果。】
1200個小時?
接近兩個月的時間,太慢了。
為了確保趙銘的腦機接口康復項目能夠得到最高優先級,小苔蘚幾乎獨占了天河超算的核心資源,導致其他科研項目被嚴重擠壓。
雖然上面默認了這種資源傾斜,但這畢竟不是長久之計。
現在,當他自己的量子計算項目需要龐大算力時,這個瓶頸立刻顯現出來。
量子計算的競爭是全球性的,窗口期極其短暫。
每一個小時的延遲,都可能意味著被競爭對手搶占先機。
他深吸一口氣,拿起手機,只能用手邊的紅色電話撥通了衛宏的專線。
「衛總,求您個事。」
衛宏心裡咯瞪一下,大半晚上瞌睡都嚇醒了。
周宇這麼說話,事情一定不小,他忙問道:「什麼事?你說。」
「天河的算力,能多分配給小苔蘚一點嗎?」
周宇說出這話都感覺不好意思,這就跟自家孩子是個大饞丫頭一樣。
「有急用?」
「有急用。」
衛宏沒多問,他知道周宇不會騙他,讓周宇先等一會兒後,立刻打電話去了天河項目組。
十分鐘不到,小苔蘚就再次更新了計算時間。
【主人,現在只需要18個小時就能給到您結果了入(一)】
呼!
周宇一下就鬆了口氣。
雖然不知道耽誤了多少其他想要超算的項目,但是小苔蘚所用的算力,非常關鍵。
他現在,可以開始放心等待小苔蘚的結果了。
半個月後,周宇成功通過小苔蘚的輔助,搞定了含有馬約拉納費米子拓撲絕緣體碳材料的製備。
鬆了一口氣的周宇目光不自覺地落在了電腦頁面上,在一個打開的窗口裡,有一張量子衛星模型照片,那是潘院士團隊的傑作,也是龍國在量子通信領域的驕傲。
一個大膽而近乎瘋狂的想法,在他的腦海中萌生。
「如果我們能在量子衛星上進行量子計算的關鍵實驗呢?」
周宇喃喃自語,這個念頭一旦產生,就如同野草般瘋狂生長。
他想到了拓撲量子計算的非局域性和編織操作。
如果能在衛星上實現超遠距離的量子糾纏,甚至進行簡單的量子門操作,那將是對拓撲量子計算理論的終極驗證,也是對未來分布式量子計算網絡的初步探索。
周宇立刻拿起手機,撥通了潘院士的電話。
雖然時間已經很晚,但他知道潘院土常年泡在實驗室,這點時間對他來說不算什麼。
電話很快接通了,潘院士的聲音帶著一如既往的沉穩和幾分高興:「周教授啊?這麼晚了,有什麼事?」
「潘院土,很抱歉這麼晚打擾您。」周宇語氣急促,但帶看無法抑制的興奮,「我有一個—不成熟的想法,想向您請教。」
「哦?」潘院士的語調略微上揚,有些不相信,他可知道周宇的腦子有多靈活,當初做量子衛星實驗,就是周宇提醒了他關鍵點,讓他們的量子衛星早日升空了。
「能讓你這麼晚打電話過來的想法,肯定不尋常,你說說看。」
周宇深吸一口氣,將自己的想法和盤托出:「潘院士,我想在我們的量子衛星上,進行一項關於拓撲量子比特編織操作的實驗。」
「你在研究拓撲量子?」
「嗯,算是吧,我想的是,拓撲量子計算的核心優勢就是其容錯性,信息存儲在非局域的拓撲結構中,通過編織操作實現量子門。」
「如果我們能在衛星上,成功地將遠距離糾纏的量子比特進行編織,並觀測到其量子態的變化,這將直接證明拓撲量子計算的理論可行性,並且能夠驗證馬約拉納費米子的非阿貝爾統計特性在極端環境下的穩定性。」
「這不僅僅是理論驗證,這項實驗如果成功,將為未來全球分布式量子計算網絡的構建提供寶貴的經驗!想像一下,如果我們將多個地面量子計算節點通過量子衛星連接起來,形成一個全球天地一體的量子超級計算機組網。」
潘院士嘴巴張了張,他發現周宇比他想法更瘋狂。
「這—這需要對衛星進行改造,技術難度和風險都極高。」
「如果我們在衛星上成功驗證了量子比特的遠距離操控和編織,就等於我們邁出了分布式量子計算最關鍵的一步。」
「未來,我們可以想像,全球各地的量子計算中心,不再是孤立的個體,而是通過量子衛星網絡連接起來,形成一個統一的、協同工作的量子超算平台。」
潘院士聽到周宇這麼說,突然想起了衛宏曾經跟他透露過的事。
上面投入了大量人才在量子計算領域,如果有保密序列中的人來向他請教,希望他能幫忙。
大量人才,這其中該不會包含周宇吧?
潘院士越想越覺得有可能。
像周宇這種舉一反十的奇才,被投入到量子計算領域好像是件很合理的事。
只是不知道,周宇研究到了哪一步?
潘院士心裡痒痒,他想抓著周宇問個明白,但在保密序列下,他無法直接問,沉默幾秒後,想到了一個方案來幫周宇。
「周宇,太空實驗可能短時間內做不成了,我們可以做量子衛星的地面實驗。」
「地面實驗?」周宇重複了一遍,他迅速思考著地面實驗能帶來哪些幫助。
潘院士看出周宇的疑惑,耐心解釋道:「是的,直接在衛星上進行量子比特的編織和操控,其載荷的穩定性、超高精度的光路對準、以及極低溫環境的維持,這些都是巨大的工程挑戰,需要我們進行大量的前期驗證和技術攻關,短則幾年,長則十幾年。」
他繼續說道:「但我們不能因為太空實驗的難度高,就停滯不前,量子衛星的地面實驗,可以為我們未來的太空量子計算機,提供關鍵的數據和經驗。」
「例如,我們可以嘗試在地面站之間,通過模擬太空的遠距離糾纏鏈路,來測試量子比特的非局域編織操作的保真度,這能直接驗證拓撲量子計算最核心的非阿貝爾統計特性。」
「但我們的實驗,不一定會順利。」
周宇反應過來後,問道:「為什麼這麼說?」
「自從我們的量子衛星發射上去後,有些地區,就多了不少新型移動衛星干擾站。」
「這些干擾站,專門針對我們量子衛星的通信鏈路,它們不發射傳統意義上的強電磁干擾信號,而是通過高精度的定向能量束,或者模擬量子噪聲,試圖破壞我們量子糾纏光子的相干性。」
「在某些關鍵的試驗中,我們發現量子糾纏的分發效率和保真度出現了不明原因的驟降,經過分析,雖然還無法完全鎖定,但我們高度懷疑是某些新型干擾站所為。」
潘院士的語氣中帶著明顯的擔憂。
「傳統的電磁干擾,我們可以用擴頻、跳頻、抗干擾天線等方式去對抗,但針對量子態的干擾,無論是退相干攻擊,還是光子數竊聽,都更加隱蔽,也更難以防範,這就像是敵人已經摸到了我們量子通信的命門。」
「關鍵這些衛星干擾站十分隱蔽,我們很難找到在哪些地方。」
「找不到嗎?」
「潘院士,我有辦法,讓它們自己出來—」