重生学神有系统 第475章 优化高斯玻色取样算法
作者:一碗酸梅汤的小说      更新:2021-05-18

  对于江寒这个名字,组内几乎所有人都十分陌生。

  有的忙于自己的事情,没怎么关注,也有的压根没听人提起过。

  可是对于那两大工程,他们可没少听人叨咕。

  于是纷纷感叹。

  “现在的年轻人,可真了不得!”

  “我大学……不,研究生时的课题,只怕都没他那个操作系统复杂、困难。”

  “咱们队伍这是越来越壮大了啊!”

  ……

  随后,范一公布了最新的光量子原型机设计方案。

  所谓原型机,就是只能解决特定问题的计算机,并不能依靠编程手段,拓展到其他领域。

  通用的量子计算机,以人类目前的科技还无法实现。

  类似的东西,国内外都有科研机构在搞,国内也有一些,比如魔都交大、清北……

  科大的这个光量子原型机,目标就是超越其他同类,实现“量子霸权”。

  原型机的设计方向,已经初步确定了,那就是解决高斯玻色采样问题。

  至于什么叫高斯玻色采样……百度百科上写的很详细。

  江寒以前也学习过相关的内容,无需再补课。

  现在的问题,就是如何优化设计,使其在物理上具有实现的可能。

  范一通报了一下“竞争伙伴”们的进度,随后便让大家讨论。

  其他人也不客气,你一言、我一语,畅所欲言。

  针对新方案的各种优缺点,以及一些需要改进的地方,逐一深入探讨。

  江寒默默倾听,内心感叹不已。

  在座这些人就没有凑数的,全都有着十分扎实的理论功底,以及丰富的科研经验。

  思考深入、见解精辟,说话每一句都在点子上。

  和这些人共事,真是让人心情愉快,同时也更有信心。

  江寒认真倾听、思索,没有轻易发言。

  自己刚进组,还是以熟悉环境和基本情况为优先。

  散会后,范一把江寒单独留了下来。

  “怎么样?对这里的研究氛围,还适应吗?”范一语气和蔼。

  江寒点了点头:“大家都很认真,我喜欢这样的氛围。”

  范一拍了下他肩膀:“等你表现出自己的能力,做出自己的贡献,大家会更容易接受你。”

  江寒赧然一笑:“我会尽力的,当然,到底能做到什么程度,现在还没什么把握。”

  可惜的是,自己对情况还不够了解,暂时没什么机会表现。

  范一莞尔一笑:“其实我让你加入,一方面是希望集思广益,年轻人不受经验束缚,头脑灵活,而且搞科研,学识当然重要,但灵感更重要!”

  顿了顿,“还有,希望你能在这个过程中,多多思考,积累一些经验,以后迟早得独当一面。”

  江寒内心有些感动。

  科大的好教授真不少,老张、范一,还有其他人。

  他们不但学术成果丰厚,科研能力杰出,还有着广博的胸襟,不遗余力的培养新生代。

  还颇具浪漫主义情怀,对科研事业有种近乎虔诚的信仰!

  范一鼓励了江寒几句。

  又问:“在光学、超导、离子阱、固态这几条路线中,你觉得哪一种更有前途?”

  江寒一笑:“我年轻,又刚来,在量子计算方面,研究也不多,不一定能说准。”

  范一摆了摆手:“没事,你就凭直觉,随便说说。刚才会上就你一个人没发言。”

  这话其实很有道理,在科研工作中,直觉有时候很管用。

  江寒不再谦让:“这些路线应该都能走得通,也各有特点和优缺点,并没有哪一条,表现出碾压性优势。”

  顿了顿,又说:“光量子原型机,在物理实现上,工程难度可能稍微大了一点,但一旦做出原型机,比其他路线更容易增加规模,对进一步的研究十分有利。”

  江寒娓娓道来。

  这些都是之前刷论文时,对各条技术路线的一些印象和思考。

  当前,量子计算机的研究方兴未艾。

  可行的技术路线有不少。

  量子点、腔量子电动力学体系、液态核磁共振、固态量子计算……

  目前热点主要集中在超导电路、离子阱等方面。

  在稳定性上,超导量子计算机有着无可比拟的优势,蓝色巨人正在研制的“炫铃木”就是这种。

  至于“离子阱”,则有着相干时间长、抗干扰能力强的特色。

  其他路线也有各自的优势。

  范一等人选择的光量子路线,在量子计算机的研究中,稍微有点小众。

  但难度与机遇成正比。

  一旦用光量子实现了“量子霸权”,可不是只比经典超算快个几百亿倍那么简单!

  在之前的“历史”中,于2020年诞生的“九章”,性能足以把国内外所有同类碾压100遍!

  量子计算中,一个重要且困难的问题,就是如何解决“退相干”。

  这是所有量子计算机都必须突破的关卡。

  常规的量子计算,要用“量子门”器件组成“逻辑量子位”,来实现编程。

  程序写完了,先在普通超算上跑“模拟”,调试通过后,再“写”进量子计算机,用真正的“物理量子位”执行计算。

  对于常规的量子计算,只要能写出程序,就肯定能造出对应的原型机。

  但此类量子计算机,最大的问题就是规模比较有限,很难做大。

  量子位自然是越多越好。

  但量子位越多,就越无法避免“局部噪音”的涌现。

  量子效应只存在于微观粒子中,哪怕极其微小的电磁场,也会对其造成相当大的干扰。

  量子位越多,承担运算的基本粒子对外界的干扰就越敏感,错误率也就随之急剧攀升。

  国外的“炫铃木”超导量子计算机,是存放在接近绝对零度的容器里,严格密闭的。

  这固然是为了维持“超导”现象的存在,但也有部分原因,是防止受到电磁场等外界信号的干扰。

  在解决“退相干”的时候,光量子比其他技术路线更加困难。

  ……

  江寒将自己的思考和感悟,一五一十地陈述了出来。

  范一听完,赞许点头:“和我的看法差不多,看来你有做足功课,也认真思考过。”

  顿了顿,“量子计算的研究毕竟刚起步,各条技术路线都有尝试的必要。

  “至于我们现在的工作,不过是抛砖引玉,给后来者积累一些实验数据和研究经验……”

  两人又谈了十几分钟,基本都是关于工作的话题。

  临近结束,范一拍了拍江寒的肩膀:“接下来我们可能会比较忙,你最好有点心理准备。”

  江寒洒然一笑:“我不怕忙碌,只怕无事可做!”

  范一哈哈大笑:“你这个性子啊,跟我年轻的时候,简直一模一样!”

  接下来一周,江寒每天泡在量子计算中心,早来晚走,用心钻研。

  很快他就对光量子计算机的原理和结构,有了完整、准确的认知。

  并且将整个项目,从整体架构到各种技术细节,巨细无遗,全部掌握!

  可以说,论对这个项目的了解,整个组里,除了身为负责人的范一,没人比得上江寒。

  项目进度稳步推进。

  教师节过后,最新的“光量子管”终于生产了出来。

  经过最严格、苛刻的测试,各项性能完全符合要求!

  范一公布这个消息时,全场轰动。

  这意味着,原型机终于不再是纸上谈兵。

  只要扩大产量,有了足够的“量子管”,就能做进一步的实验了。

  之后两个多月里,攻关小组忙得脚打后脑勺,布置管线、调试设备、进行各种实验,熟悉量子管的性能,积累实验数据……

  江寒也有自己的任务,那就是优化标准的“高斯玻色采样”量子算法。

  这个工作还是相当重要的,甚至可以说重中之重。

  毕竟,原型机的硬件结构,完全取决于所采用的算法。

  优化做得好,不但可以极大地简化硬件结构,降低制造难度,对运算速度也有着至关重要的影响。

  然而,标准算法已经发明出来好多年了,各路大神优化了不知多少遍,早已逼近理论极限。

  但江寒苦心孤诣、不眠不休,钻研了一个多月,硬生生将算法复杂度在原有的基础上又降低了5%!

  这一下,同伴们全都不淡定了,纷纷对他投以看“怪物”一般的眼神。

  别看只有5%,这可是范一和其他大佬都没能做到的。

  如果写成论文,绝对配得上任何顶刊,甚至单凭这一个成果,江寒就能把自己的名字,写进将来的信息学教科书……

  江寒本来就不是那种个性孤僻、不好说话的人,不忙的时候,也很乐于和其他人打成一片。

  这样,他很快就赢得了其他人的好感,在原型机攻关小组里,也渐渐如鱼得水起来。

  ……

  时间过得飞快。

  到了12月中旬,光量子管的相关实验基本完成,实验数据也积累了足有几百T。

  所有可能用到的“量子门”,也逐一调试通过。

  万事俱备。

  接下来,终于可以尝试组建原型机了。

  由于大家已经拥有了不少经验,原型机的构建倒是没费太多时间。

  无尘实验室里,一个由上千个部件组成的“怪兽”,一天天成型。

  外表上看,就仿佛一大堆玻璃管子,横七竖八、勾三搭四,再加上一些镜子、光头……

  反正和一般人印象里的计算机,可以说大相径庭。

  掀开光量子计算的神秘面纱,说白了,其实就是一堆光路和接收装置。

  说起来简单,但这玩意的技术难点可一点也不少。

  之前的理论积累阶段,才是整个项目中最难的部分。

  至于物理实现……

  12月20日,光量子原型机顺利落成了。

  在大家的注目下,组长范一按下了“运行”按钮。

  这是历史性的一刻,所有人都紧张而期待地注目着。

  即使最为淡定的江寒,也不由得屏住了呼吸。

  量子光源发出的淡红色光辉,在透明的管道里闪烁、奔腾不休。

  一分钟后。

  有人汇报:“探测器运作正常,运算数据已产生,正在利用超算分析……”

  又过了漫长的七分钟,分析结果出来了。

  “怎么会这样?”范一看着屏幕上的分析数据,眉头紧锁。

  光量子原型机第一次试运行,失败了。

  得到的结果与预期相去甚远。

  而且不好判断,到底是运算过程中出了问题,还是接收器读数出错……

  江寒和他并肩看着屏幕,大脑全力开动。

  很快,他就发现了一个可能性最大的方向:“量子干涉仪。”

  范一猛然醒悟:“好像还有可能是那玩意!老王、小赵,立刻检查量子干涉仪的情况。”

  半小时后,排查结果出来了。

  和江寒预感的差不多,果然是干涉仪的问题。

  之前几次试验中,干涉仪并没有出过大问题。

  原型机规模较小时,运行得还算稳定,当量子比特位超过32个,就会出现一些随机错误!

  搞计算机的人都明白,不能稳定复现的bug,排查起来才是最难的……

  在大家齐心协力下,故障初步排除,原型机再次运行起来。

  可惜的是,这一次的运行结果,还是有点问题,算出来的数据,误差超过了允许的阈值。

  没办法,继续找bug。

  就这样,范一领导大家,屡败屡战,七八个小时里,排除了不知多少故障。

  原型机一次次启动。

  然而,错误、错误,还是错误!

  时间临近中午,范一略显疲态地挥挥手:“今天先到这里吧,我得好好思考一下,到底该怎么办。”