第476章 量子计算机LV1-3
离开实验室后，江寒先去了趟食堂。 吃完饭，他就独自来到寝室附近的网球场。 刚开春，这里还比较冷清，正好一边散步，一边思考。 从实验过程中看，“量子管”应该没太大问题。 之前打造的8量子位、16量子位的试验机，效果都很不错，在基础量子算法上，基本没出过太大的问题。 至于干涉仪，刚开始的时候，工作不太稳定，但后来也慢慢被驯服了，不怎么再“闹脾气”。 那么，还有哪里可能出问题呢？ 量子接收器？ 量子光源？ 江寒陷入了深思…… 量子世界里，有很多反常识、反直觉的东西，想起来特别烧脑。 作为量子理论较深层次的应用，量子计算机更是极其复杂。 就算是江寒，在思考有关问题时，仍然有相当吃力的感觉。 上午他全程参与、用心观察，得到了不少第一手数据。 可惜的是，也许运气不太好，往往刚解决一个问题，又冒出来更多。 有些莫名其妙的问题，一时之间分析不出原因，只能用穷举法，逐一排查。 量子计算机是个庞大的系统工程，上千个器件交互影响，发生故障时，往往不只是某个器件的问题。 这种“复杂性灾难”所导致的Bug，排除起来异常艰难。 好吧，这也没什么可意外的。 如果光量子计算容易搞，国内国外早就一窝蜂冲上来了，也轮不到华国和科大…… 范一说他需要好好想一想。 但按照正常的“历史”轨迹，如果没什么意外的话，直到2020年12月，他才能“想通”一切，将“九章”呈现在世界面前！ 一个学者最宝贵的十年，完全投入在这一件事上。 就算最后成功了，获得应用的荣誉和辉煌，这样的代价也太过沉重了些。 江寒不希望这样。 所以，该开挂的时候，没必要手软！ 十分钟后，江寒回到了寝室。 另外四个都在，大家纷纷提议，再组织一场搓麻“大赛”。 江寒摇了摇头：“你们玩吧，我有点累。” 周新星善解人意：“那你赶紧休息吧。” 又对其他人说：“咱们也别玩了，省得吵到他。” 吴理舒叹息：“没老江组织，咱们玩起来有什么意思？算了，不玩了。” 裴必胜想了想，说：“最近玩得太多，咱们也该收收心了。” 说着穿上外衣，准备出门。 “老裴，干嘛去？”于树问。 “自习室。” 于树：“我也去。” 吴理舒和周新星对望一眼，不约而同点头。 “一起！” 不多时，寝室里便只剩下了江寒自己。 他匆匆洗漱了一下，便爬上床，进入了虚拟空间。 他要在这里，不受打扰的，好好研究一下！ 江寒点开商品列表，很快搜索到了“光量子管”。 这玩意原理复杂，加工起来也不容易，价格倒是意外的不太贵。 只要3万虚拟点，就能换一个。 江寒直接下单，买了1万个“光量子管”。 单光子探测器、量子光源等器件稍微贵了些，每一样都要过亿积分。 好在承担得起，全部拿下。 自从发明了“自动刷分”，十几台机械日夜不停，到现在已经刷出了不知几万亿积分。 这种不用精打细算的感觉，真的相当不错。 原料备齐。 江寒开始尝试，在虚拟空间里搭建自己的量子原型机。 量子管虽然管够，但起步的时候，当然还是先弄个简单一点的。 江寒按照记忆，耗费足足上百个光量子管，搭建出一个只有8个量子位的“迷你”量子原型机。 别看它只有8个量子位能用，但足足配置了十几倍于这个数量的迥余量子门，用于产生纠错码。 这是为了提高可靠性，解决“退相干”。 这么简单的原型机，能做的事情自然十分有限。 只能跑个极限简化版Shor算法，对不超过4个二进制位表示的数，进行因数分解。 比如：把21分解成3×7。 所以验算起来也很简单，口算就行，完全不用出动“晨曦III”和大规模计算阵列。 江寒连续工作了上千小时，这才搞定了这台简化版“九章”。 这还是他之前有过几个月的“实习”经验，否则说不定得多长时间，才能弄出来。 硬件搭建完毕，江寒进行了简单的测试。 随便选取了几个数，进行因数分解，结果完全正确。 江寒有点意外。 虽然自己从原理到结构都很熟悉，可也不该这么顺利吧？ 写个程序还时不时需要Debug呢，做量子计算机这么简单？ 此后几天，江寒每晚都泡在虚拟空间里。 所打造的原型机，也从8位轻松升级到了16位，可以运行Grover量子搜索算法。 同样的道理，能运行其他量子算法的原型机，打造起来也不会比这个难多少。 只要根据算法需求，改动原型机的结构，用“光量子管”组合出正确的算法就行。 当然，所有算法必须简化到16位之下才行。 对自己取得的阶段性胜利，江寒十分欣喜。 然而，正当他打算再次“升级”原型机，达到24或以上量子位时，却遇到了意料之外的困难。 先前的经验不再管用，无论怎么尝试，都无法让原型机跑出正确的结果。 “所以……问题就在于复杂性吗？” 量子计算机每增加1个量子位，整体结构的复杂度往往增加十几倍，甚至几十倍、上百倍！ 这是量子计算的原理决定的，不管什么技术路线，都逃不过“复杂性”这个怪兽的磨砺，或者说蹂躏…… 江寒耐着性子，一次次从失败中汲取教训，反复思考其中的原理，慢慢积累着经验。 一个多月后的一天，当江寒整整失败了100次之后，转机来了。 第101次，24位原型机再次试运行，终于得到了正确的运行结果。 江寒十分感慨。 真不容易啊！ 怪不得范一要花10多年时间，才能弄出只包含了76个有效量子位的“九章”。 量子计算机是真的不好搞。 原型机工作时，仍需要普通的计算机进行控制，输入、输出数据。 江寒在一台虚拟的高性能经典计算机上，一阵cao作，很快编写了一个程序，来自动“出题”和“验算”。 经过100亿次验证，这台24个“QuBit”的原型机，工作十分稳定。 并不是总不出错，而是所有的错误，都能用算法纠正！ 总之，江寒成功了，实现了从16位量子计算，到24位的突破。 接下来，自然是继续提高。 32位、48位、64位…… 这不是一朝一夕之功。 直到大一临近结束，江寒才勉强摸到了64位的门槛。 按照这个进度，想要搞出76位的九章，说不定还真得2~3年时间？ 这还是江寒，换个人来…… 好吧，换个人也不会这么异想天开，一个人单枪匹马搞原型机…… 在弄出64位原型机后，江寒回到了松江。 暑假期间，他在家里几乎闭门谢客。 貌似休息得挺不错，但其实每天都没怎么浪费。 几乎一有时间，就在虚拟空间里搞原型机。 到了7月末，新的契机出现了。 用了将近一年的时间，终于攒够了“震惊点”。 江寒迅速点开“震惊商城”，拿下了一套垂涎已久的设计图：《量子计算机LV1-3》！ 之后，按捺下激动的心情，仔细浏览、分析。 “原来如此！” 对于量子计算机，系统有独特的评级标准。 所谓LV1，就是指少于128量子位的原型机。 按照这个标准，将来的“炫铃木”、“九章”，都能归属到LV1的范畴里。 虽然也能叫“量子计算机”，但量子位不够多，又只能运行单一量子算法，所以实用性方面…… 有点一言难尽。 江寒甚至有种感觉：系统的评级标准，是不是定得有点低了？ LV2则是通用量子计算机。 可以在不修改硬件结构的前提下，自由切换到其他量子算法。 甚至可以拥有量子cao作系统，运行大多数量子应用程序。 而且，量子位也从几十、上百，一跃而提高到以Mb、Gb计算！ 这样的量子计算机，足以完成大多数科学计算任务。 一些对量子计算机不设防的密码，比如RSA，不管多少位，原则上都能秒破！ 至于LV3，那就更加厉害了。 首先是量子位数方面，已经不限制数量级了。 而是对复杂度提出了一个新的、匪夷所思的要求： 模拟！ 模拟智慧、模拟生命，甚至模拟一个世界、一个宇宙…… 哪怕是最低端的LV3量子计算机，其能力也是超乎想象的。 比如模拟智慧。 人类的大脑里，大约有上千亿神经元。 要想模拟一个人的思维，哪怕一个神经元只用一个量子位来表示，也意味着以千亿计的量子位！ 江寒心生向往的同时，也对其实现难度，有一点头皮发麻。 跟着若有所悟。 他还记得，向导“沉睡”之前，留言说，需要一台量子计算机。 也许就是指LV3？ 设计图到手了，自然要按图索骥，打造个LV3的量子计算机出来。 否则如何对得起被花掉的海量震惊点？ 在虚拟空间里，江寒很有把握做到这一点。 毕竟这里有不少取巧的办法。 比如通过倒腾“空白图纸”，来加速建造。 而且，这里还有着全世界乃至全宇宙最“干净”的实验环境……