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(“学以致用”积分),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,一阵操作,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。
甚至可以拥有量子操作系统,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……