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我们要如何开发出量子计算机550W

来源:蝌蚪五线谱2023-03-14 16:54

  在《流浪地球2》中

  MOSS是一款“550W”超级量子计算机

  是领航员空间站核心智能主机

  “550W”倒过来正是“MOSS”

  是“550W”为自己取的名字

  那么,电影中的550系列计算机

  是怎样的一套技术体系呢?

  以人类目前的科学水平

  又该如何开发出550A乃至550W呢?

  《流浪地球2》中的MOSS

  1

  量子计算机

  550W是电影《流浪地球2》中的重要角色,它的设定是具有自编程、可联网、便携带的量子计算机,并且在一定程度上决定了整个流浪地球计划的走向。

  图源:《流浪地球》

  回到550系列上来考虑到技术路径,假如我们需要一台足够强大的算力设备,而要达到电影中550W的计算能力,即使把目前世界上所有的超级计算机加起来都不够,所以要实现550系列的超强算力,就目前而言,或许只有量子计算机才是出路。

  目前,人类研发强大算力设备的主流技术路径是超导、离子阱、光量子和拓扑量子等,而超导、离子阱技术要求高真空和超低温环境,结合电影中550W呈现出可携带、体积小、高性能的特点,可以推测出电影中的科学家们选择了光量子技术这一条路。换句话说,550系列很可能是光量子计算机。

  图源:电影《流浪地球2》

  冯·诺伊曼架构是如今最常见的计算机架构,即二进制计算机。二进制计算机只有0和1这两种基本态,而量子计算机除了0和1这两种基本态,还存在叠加态,人们称之为“量子比特”。

  图源:CSDN

  用一个最简单的穷举法举例来说明,假设有一台四个经典比特的二进制计算机。它每秒只能得到一个状态,比如0000或0101,那么获得所有24种状态就需要16秒。而同样比特数的量子计算机只需要一秒钟就可以计算出从0000到1111的所有排列组合。关键在于随着比特数的增加,量子计算机与传统计算机之间的性能差距是成指数增长的。

  2

  量子体积

  目前量子计算机的主流技术路径主要是超导、离子阱、光量子和拓扑量子等等,量子比特数一般在几十到几百不等。

  电影《流浪地球2》中并没有直接使用量子比特这一指标来评估,而是引用了另一个概念“量子体积”(QV:Quantum Volume)。量子体积是IBM提出的量子专用性能指标。如果说量子比特是汽车零部件的制造水平,那么量子体积就相当于零百加速,不同汽车的性能都可以用这一指标来衡量。

  回到电影中,550W向刘培强介绍自己的量子体积为8192,这又是什么概念呢?一个不太严谨的理解是它能同时处理2的8192种状态,这个数字远远超过了可观测宇宙中所有原子的数量。

  3

  量子体积为什么是8192

  单看8912,无非是213罢了,然而如果深挖电影中的彩蛋,或许8192还有着更深层的意义。电影中的张鹏和诺夫的师傅姓王,据推测应该是一位一级飞行员,而根据张鹏的年龄推测,这位王师傅应该是65后。

  王伟,图源:百度百科

  不由让人联想到81192南海撞机事故中的王伟烈士。假如王伟烈士当年没有牺牲,在2020年左右,他正好退役成为教官,他的学生就是当时18岁左右的张鹏和诺夫。而引爆核弹前张鹏对刘备强的指示,也和王伟烈士的遗言相似。

  这种穿越时空的精神传承,才是属于中国科幻的独特浪漫。一个有人类存在的文明,一个具备情感血脉、家国文化的文明,才能赋予岁月以数字之上的意义。

  END

  作者:梁熙汶 中国传媒大学

  审核专家:易晨 华南理工大学

[ 责编:蔡琳 ]
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