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【天天時快訊】我們要如何開發(fā)出量子計算機550W

時間:2023-03-27 11:04:23       來源:蝌蚪五線譜

在《流浪地球2》中


(資料圖片)

MOSS是一款“550W”超級量子計算機

是領航員空間站核心智能主機

“550W”倒過來正是“MOSS”

是“550W”為自己取的名字

那么,電影中的550系列計算機

是怎樣的一套技術體系呢?

以人類目前的科學水平

又該如何開發(fā)出550A乃至550W呢?

《流浪地球2》中的MOSS

1

量子計算機

550W是電影《流浪地球2》中的重要角色,它的設定是具有自編程、可聯(lián)網(wǎng)、便攜帶的量子計算機,并且在一定程度上決定了整個流浪地球計劃的走向。

圖源:《流浪地球》

回到550系列上來考慮到技術路徑,假如我們需要一臺足夠強大的算力設備,而要達到電影中550W的計算能力,即使把目前世界上所有的超級計算機加起來都不夠,所以要實現(xiàn)550系列的超強算力,就目前而言,或許只有量子計算機才是出路。

目前,人類研發(fā)強大算力設備的主流技術路徑是超導、離子阱、光量子和拓撲量子等,而超導、離子阱技術要求高真空和超低溫環(huán)境,結合電影中550W呈現(xiàn)出可攜帶、體積小、高性能的特點,可以推測出電影中的科學家們選擇了光量子技術這一條路。換句話說,550系列很可能是光量子計算機。

圖源:電影《流浪地球2》

馮·諾伊曼架構是如今最常見的計算機架構,即二進制計算機。二進制計算機只有0和1這兩種基本態(tài),而量子計算機除了0和1這兩種基本態(tài),還存在疊加態(tài),人們稱之為“量子比特”。

圖源:CSDN

用一個最簡單的窮舉法舉例來說明,假設有一臺四個經(jīng)典比特的二進制計算機。它每秒只能得到一個狀態(tài),比如0000或0101,那么獲得所有24種狀態(tài)就需要16秒。而同樣比特數(shù)的量子計算機只需要一秒鐘就可以計算出從0000到1111的所有排列組合。關鍵在于隨著比特數(shù)的增加,量子計算機與傳統(tǒng)計算機之間的性能差距是成指數(shù)增長的。

2

量子體積

目前量子計算機的主流技術路徑主要是超導、離子阱、光量子和拓撲量子等等,量子比特數(shù)一般在幾十到幾百不等。

電影《流浪地球2》中并沒有直接使用量子比特這一指標來評估,而是引用了另一個概念“量子體積”(QV:Quantum Volume)。量子體積是IBM提出的量子專用性能指標。如果說量子比特是汽車零部件的制造水平,那么量子體積就相當于零百加速,不同汽車的性能都可以用這一指標來衡量。

回到電影中,550W向劉培強介紹自己的量子體積為8192,這又是什么概念呢?一個不太嚴謹?shù)睦斫馐撬芡瑫r處理2的8192種狀態(tài),這個數(shù)字遠遠超過了可觀測宇宙中所有原子的數(shù)量。

3

量子體積為什么是8192

單看8912,無非是213罷了,然而如果深挖電影中的彩蛋,或許8192還有著更深層的意義。電影中的張鵬和諾夫的師傅姓王,據(jù)推測應該是一位一級飛行員,而根據(jù)張鵬的年齡推測,這位王師傅應該是65后。

王偉,圖源:百度百科

不由讓人聯(lián)想到81192南海撞機事故中的王偉烈士。假如王偉烈士當年沒有犧牲,在2020年左右,他正好退役成為教官,他的學生就是當時18歲左右的張鵬和諾夫。而引爆核彈前張鵬對劉備強的指示,也和王偉烈士的遺言相似。

這種穿越時空的精神傳承,才是屬于中國科幻的獨特浪漫。一個有人類存在的文明,一個具備情感血脈、家國文化的文明,才能賦予歲月以數(shù)字之上的意義。

END

作者:梁熙汶 中國傳媒大學

審核專家:易晨 華南理工大學

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