点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:我们要如何开发出量子计算机550W
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

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 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 暑期海南离岛免税购物金额38.2亿元

  • 华为时隔六年再次发布高性能芯片

独家策划

推荐阅读
金星没有卫星。但预印本平台arXiv近日公布的一项模拟研究显示,它在近20亿年的时间里可能拥有过一颗卫星,直到最后将其吞噬。厘清这一过程,有助于了解金星过去的宜居性。
2026-09-08 10:19
近日,生态环境部、科技部、中国人民银行、国务院国资委、金融监管总局等五部门联合印发《关于推动生态环境领域科技创新多元化投入的指导意见》。
2026-09-08 10:13
近日,由中国科学院紫金山天文台、国家天文台、清华大学等组成的研究团队,利用“中国天眼”(FAST)、南非MeerKAT射电望远镜和加拿大—法国—夏威夷光学望远镜,首次在银河系一个古老疏散星团的潮汐尾中直接识别出一颗脉冲星。
2026-09-08 10:04
日前,在国家科技传播中心举办的“新天工开物”科技成就发布会上,曹新有带来了三粒麦种——“济麦22”“济南17”“济麦44”,它们种出的麦子,可不止香在嘴里。
2026-09-08 10:03
北京大学城市与环境学院彭书时、物理学院沈路路研究团队联手国内外合作者首次阐明了甲烷“平台期”的维持机制:排放在涨,只是大气里清甲烷的“清洁队”恰好扩编了。
2026-09-08 10:02
从丝绸、茶叶、瓷器、中药,到酿造、工艺美术、文房四宝,这些文化底蕴深厚的中华传统特色产业均属于历史经典产业。
2026-09-07 17:14
延续已久的“手工科研”模式正在被一种全新的力量改写。
2026-09-07 16:44
一根通体透明的“玻璃棒”——看着像玻璃,其实它叫光纤预制棒,是生产光纤的核心原材料。2011年,我们开启了基于VAD(轴向气相沉积法)/OVD(棒外化学气相沉积法)工艺的大尺寸光纤预制棒自主研发的漫长征途。
2026-09-07 09:40
脑机接口是在大脑与外部设备之间建立直接信息通路的技术系统。“‘北脑一号’的初始版本采用128通道无线全植入柔性电极,电极贴附在硬脑膜外,兼顾安全性和有效性。”罗敏敏说,在可预见的未来,脑机接口有望实现从人脑与人工智能、机器人深度协同,拓展到健康人群的认知、感知增强等。
2026-09-07 09:38
距今约5000至4000年,大麦、小麦、牛与羊等驯化动植物在亚欧大陆的东西两端双向流动,构建起史前时期一幅跨大陆农牧业交流图景。“这表明,麦作农业和技术自新月沃地传入甘肃,可能并不直接伴随着来自西方的大规模人群流入。
2026-09-07 09:29
火红的钢坯从连铸机中源源不断送出,切割枪落下,每一段坯料的目标误差控制在0.2%以内,不超过一根头发丝的直径。从人工经验到数据驱动,从单点突破到全流程协同,从单一学科到交叉融合,安徽工业大学正在为钢铁行业装上“智慧大脑”。
2026-09-07 09:25
2016年,我到法国留学攻读应用科学与技术博士学位。回国后我进入人形机器人领域,发现品牌思维已深入人心。
2026-09-07 09:24
草案不仅从法律上承认自动驾驶的合法身份,解决了“它是什么”的问题,还为其设立行为规范,发放“法律身份证”。
2026-09-04 09:17
开学后,一些孩子坐进教室才发现,黑板上的字看不清了,验光后发现近视。有些家长听说OK镜可以“晚上戴、白天摘”,还有助于延缓近视进展,准备给孩子配一副。孩子能不能佩戴OK镜?需要注意什么?
2026-09-04 09:32
据《自然》近日报道,根据9月1日联合国环境规划署(UNEP)发布的一份报告,按照当前的排放趋势,本世纪全球气温将较工业化前水平上升约1.8℃,这已是预期的最好结果。
2026-09-04 09:26
人类对寻找地外生命的执着,不仅是要证明人类并非宇宙“孤儿”,更重要的是,这可能带来能源、医学等领域的颠覆性突破。
2026-09-04 09:16
大地测量是国家安全的“隐形防线”,是航空航天和深空探测的“眼睛”,是国家基础设施建设的“尺子”和“秤”。
2026-09-04 09:17
全面了解我国管辖海域基础地质与海底构造特征,服务自然资源管理和国土空间规划“一张图”建设
2026-09-03 11:41
为更好地推动我国流感疫苗的预防接种,中国疾病预防控制中心近日发布《中国流感疫苗预防接种技术指南(2026—2027)》。
2026-09-03 11:39
高温超导带材有了更便宜、更结实的“骨架”。记者2日从中国科学院理化技术研究所获悉,该所科研团队成功研制出高温超导带材新型“骨架”——铁基合金基带(DW01)。用该基带制备的超导带材关键性能指标显著优于传统哈氏合金基带产品,标志着我国在实现高温超导带材核心材料自主可控上迈出重要一步。
2026-09-03 10:38
加载更多