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

  • 习近平听取岑浩辉述职报告

  • 陕西清涧寨沟遗址入选第六届世界考古论坛重大田野考古发现成果展示项目

独家策划

推荐阅读
近期,一款名为重力眼罩的产品在各大电商平台迅速走红,成为众多消费者追捧的“助眠神器”。在首都医科大学附属北京世纪坛医院眼科主任医师解晓斌看来,商家宣传的“精准按压穴位”大多是营销话术,重力眼罩的助眠原理并非穴位按压。
2025-12-17 09:45
我1999年从海外回国,26年来,有两个梦日夜萦绕在脑海:一是作为一名物理学者征服世界级难题的“量子梦”,二是作为高等教育工作者为祖国培养一流人才、抢占科技高地的“强国梦”。
2025-12-17 09:40
2022年,我全职加入清华大学,建立求真书院,立志在中国本土培养更多数学人才。 展望“十五五”,国际形势风云激荡,我们要以高瞻远瞩的战略定力,在中国本土培育一批有能力、有魄力、敢于挑战前沿的年轻领军学者。
2025-12-17 09:39
《2022版中国科普期刊概览与目录》为科普成果认定提供了统一标尺。
2025-12-17 09:43
“不断地优化和发展新的专业结构,这是高校本身要做的。”北京林业大学校长李召虎表示,在高等教育不断发展的进程中,满足并引领社会发展是核心逻辑。
2025-12-17 09:23
题:抗流感、重养生,巧用中医方法安度寒冬 齐文升说,此时应尽量早睡晚起;饮食应减少生冷寒凉之物,适当食用牛羊肉、桂圆、核桃等温补食材,怕上火可适当添加银耳、百合或山药。
2025-12-17 09:46
长途出行,电动汽车、充电桩随处可见;冬天取暖,不再以烧煤为主,而转为电采暖……今天,我们身边用能电气化的场景愈发常见。
2025-12-16 10:13
记者从2026中国信通院深度观察报告会上获悉:“十四五”时期,我国6G发展处于愿景需求定义清晰、技术突破初见成效、标准研究全面启动的关键阶段。
2025-12-16 10:06
相较西方国家而言,中国现代科研体系起步较晚,直至改革开放后才重建硕博制度,科研力量逐步壮大。(作者系中国科学院院士,本报记者冯丽妃据其在新疆科普专家报告团活动中的发言整理)  《中国科学报》 (2025-12-16 第1版 要闻)
2025-12-16 10:02
种子休眠是指种子在适宜发芽的条件下仍“按兵不动”,直到环境真正安全才“启动”发芽,是农作物在驯化过程中被深刻改造的关键性状之一。研究发现,一个名为MKK3的基因通过“拷贝数+激酶活性”双轮驱动,塑造了大麦在全球不同气候区的休眠节律。
2025-12-16 09:58
区块链、云计算等技术的应用,正推动畜牧业形成从养殖到消费的全程数字化溯源体系,提升整体协同效率,创造产业协同新价值。推动数字技术与畜牧业深度融合,有赖于构建多方参与、协同推进的长效机制。
2025-12-16 09:55
作为国际上首个建成的新一代超大规模、超高精度的中微子实验装置,这里吸引着全世界的目光。细数这一年,更多创新成果从“实验室”走向“生产线”并落地应用场景,创新“势能”向经济“动能”不断转化。
2025-12-16 09:52
深海、极地,这两个词给普通人带来的是神秘又浪漫的感觉。但对于一线科研人员来说,却意味着枯燥与艰辛:在狭小的潜水器球舱里工作9个小时,为了工作甚至不敢多喝水;在零下十几摄氏度的后甲板上作业,海风吹在脸上如刀割般疼痛;在高达13级的风暴中,晕船到无法站立……
2025-12-15 09:56
12月12日中午,在北京中国科学院国家天文台会议室内,研究员刘继峰、王亚楠与中国科学院大学副教授黄样、华中科技大学教授雷卫华等正在聚焦1.2亿光年外的一场“宇宙风暴”—— 一颗恒星被超大质量黑洞撕裂,残骸形成炽热的吸积盘,并驱动喷流同步摆动。
2025-12-15 09:53
 研究团队通过分析271个沉积物样本和86个岩芯的高分辨率记录,构建了迄今为止最完整的南极沿岸冰间湖沉积物数据库,并量化了其碳储存效率。
2025-12-15 09:48
14日从中国海油获悉,随着亚洲第一深水导管架平台“海基二号”最后一口生产井投用,我国首个深水油田——流花油田二次开发项目实现全面投产,标志着我国在深水复杂油藏开发领域实现重大跨越。
2025-12-15 09:47
以市场需求为导向,充分发挥企业创新主体作用,便有利于我们敏锐地捕捉到技术链中的薄弱环节。
2025-12-15 09:44
新华社北京12月12日电 由中央网信办主办的2025中国正能量网络精品征集展播活动12日启动。
2025-12-12 13:08
记者11日从中国科学院微小卫星创新研究院(以下简称“卫星创新院”)获悉,轻舟货运飞船初样件已完成多项关键技术验证,进入整体测试阶段。
2025-12-12 09:55
近日,中国石油大庆古龙陆相页岩油国家级示范区年产量突破100万吨,实现页岩油规模化效益开采。
2025-12-12 09:50
加载更多