“這塊量子芯片的量子比特（Qubit）數(shù)量能夠達(dá)到多少？”

量子比特（Qubit），是量子計算的基本信息單元。

它利用量子力學(xué)的迭加和糾纏特性，實現(xiàn)遠(yuǎn)超經(jīng)典比特的計算能力。

如果是放到傳統(tǒng)的硅基與碳基芯片中，量子比特的性質(zhì)類似於晶體管。

如果簡單的理解的話，你甚至可以將一個量子比特直接看做一枚集體管。

只不過相對比傳統(tǒng)芯片的晶體管只能處於0或1中的一種狀態(tài)來說，量子比特：可同時處於0和1的迭加態(tài)。

它像一枚旋轉(zhuǎn)的硬幣，在測量前同時具有“正面”和“反面”的可能性，亦或者也可以看成薛定諤那隻半死不活的貓。

而量子比特的數(shù)量，也決定了量子芯片的性能，這也是徐川最關(guān)心的。

聽到這個問題，耿景龍咧嘴笑道：“您手中的一號實驗產(chǎn)品目前集成了125個量子比特，這是第一代。”

“而我們已經(jīng)在生產(chǎn)第二代實驗產(chǎn)品了，目標(biāo)是集成255個量子比特的芯片！”

微微停頓了一下，他的目光落在徐川手中的量子芯片上，繼續(xù)說道。

“但重點並不是量子比特的數(shù)量，而是它的穩(wěn)定！”

“相對比主流的超導(dǎo)量子芯片和光量子芯片，咱們的拓?fù)淞孔有酒姆€(wěn)定性可謂是跨時代的產(chǎn)物！”

“傳統(tǒng)的量子芯片極其容易受到外界的干擾，別說是什麼像硅基芯片一樣安裝在電腦計算機(jī)上使用了，就是說句話都會打破裡面的‘量子比特糾纏態(tài)’導(dǎo)致坍塌。”

“但咱們研發(fā)製備出來的這塊拓?fù)淞孔有酒瑓s完全不同，它已經(jīng)能夠滿足正常環(huán)境的使用條件了！”

“這意味著量子計算機(jī)的商業(yè)化時代！”

“很快就要從我們手中誕生了！”

實驗室中，耿景龍一臉興奮的表情，滿是激動和亢奮。

站在對面，手中捏著這塊拓?fù)淞孔有酒男齑樕贤瑯訋е唤z興奮的笑容。

是的！

正如耿景龍所說的，相對比量子比特的數(shù)量，他手中這塊拓?fù)淞孔有酒姆€(wěn)定性，纔是商業(yè)化進(jìn)程中最關(guān)鍵也是最基礎(chǔ)的東西。

量子芯片的核心便是能夠進(jìn)行量子信息處理的量子比特。

一個單量子比特邏輯門操控和一個兩量子比特受控非門可以組合任意一個普適量子邏輯門操控，而實現(xiàn)普適量子邏輯門操控是實現(xiàn)量子信息處理過程的最關(guān)鍵技術(shù)。

但量子比特的穩(wěn)定性之前就提到過了，它的穩(wěn)定性極差，極其容易受到外界的干擾。

別說是像傳統(tǒng)的硅基芯片與碳基芯片一樣家用了，就是你單獨(dú)給它準(zhǔn)備一個地下室用來存放，它都嬌弱到會因爲(wèi)你用的牆壁水泥有微弱的輻射而坍塌死機(jī)。

更別提像現(xiàn)在這樣拿在手中了。

對於量子芯片中的‘量子比特糾纏態(tài)’來說，人體是個巨大無比的輻射源，光是接觸就能夠讓其穩(wěn)定性坍縮。

事實上，對於極度敏感的量子芯片來說，就算是你爲(wèi)它準(zhǔn)備一個無比安靜的地下室，建築材料也全都用無輻射或者很少輻射的材料，目前市面上的所有量子芯片中‘量子比特糾纏態(tài)’都撐不過三秒。

是的，無論是米國谷歌研發(fā)的鳳凰超導(dǎo)量子計算機(jī)，還是華國華科院的九章光量子計算機(jī)，其核心的的量子芯片‘量子比特糾纏態(tài)’存在時間都才僅僅突破秒級而已。

或許有人會問，量子比特糾纏態(tài)，也就是量子比特退相干時間那麼短，量子計算機(jī)還有用嗎？

這裡就需要了解一下量子計算機(jī)的計算原理了。

簡單的來說，退相干時間指的是量子比特保持其量子態(tài)的時間，超過這個時間，量子比特就會因爲(wèi)環(huán)境干擾而失去量子信息，導(dǎo)致計算錯誤。

如果退相干時間很短，量子計算機(jī)在進(jìn)行復(fù)雜計算時可能會頻繁出錯，這顯然是個大問題。

就比如在早期的時候，量子退相干時間只有納秒級，那麼它通常只能完成納秒級的步驟數(shù)運(yùn)算。

而量子算法的設(shè)計通常追求深度（操作步驟數(shù)）最小化。

例如，Shor算法分解整數(shù)的時間複雜度爲(wèi)多項式級，所需操作步驟可能在當(dāng)前退相干時間（微秒到毫秒級）內(nèi)完成。

隨著硬件優(yōu)化（如門操作速度提升至納秒級），複雜算法的可行性將進(jìn)一步提高。

簡單的來說，就是硬件不夠，算法來湊。

當(dāng)然，除了算法外，還可以通過極低溫環(huán)境（接近絕對零度）和材料優(yōu)化（如三維腔體設(shè)計），從而將退相干時間從納秒提升至百微秒量級，甚至是秒級。

除此之外，退相干導(dǎo)致的邏輯量子比特坍塌失效也還可以通過量子糾錯技術(shù)來進(jìn)行優(yōu)化等等。

所以儘管極短退相干時間限制了算法複雜性，但量子計算機(jī)在特定任務(wù)仍具有極大的用途。

比如允許一定誤差的化學(xué)反應(yīng)模擬、組合優(yōu)化、數(shù)據(jù)分類等等領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了巨大的潛力，並且已在實驗室中驗證完全可行。

如果能夠提升量子退相干的時間，那麼量子計算機(jī)則可以用於執(zhí)行更爲(wèi)廣泛的算法和指令，以至最終替代傳統(tǒng)計算機(jī)。

而他們邁出的，便是這最爲(wèi)關(guān)鍵的一步！

當(dāng)然，在解決了量子退相干的難題後，接下來最重要的便是提升量子比特的數(shù)量了。

正如傳統(tǒng)硅基芯片一樣，核心晶體管（量子比特）的數(shù)量越多，它的計算力便越強(qiáng)。

125個量子比特的量子芯片，儘管這個數(shù)字聽上去遠(yuǎn)不如動輒數(shù)百億晶體管的硅基芯片。

但一枚125個量子比特的量子芯片，計算力卻遠(yuǎn)不是數(shù)百億顆晶體能夠相提並論的。

就比如2019年的時候，谷歌公司和加州大學(xué)發(fā)佈了53比特“懸鈴木”超導(dǎo)量子計算處理器，用200秒求解的隨機(jī)線路採樣問題需要超級計算機(jī)一萬年時間求解。

而走同樣路線，由中科大構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解。 根據(jù)目前公開的數(shù)據(jù)，“祖沖之二號”處理的量子隨機(jī)線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機(jī)快7個數(shù)量級，計算複雜度比谷歌公開報道的53比特超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“懸鈴木”提高了6個數(shù)量級。

儘管從目前的報道信息來看，針對量子計算機(jī)所進(jìn)行的測試都是匹配的最適合的算法，也是最簡單的算法類型，在高度複雜算法領(lǐng)域目前的量子計算技術(shù)還沒有什麼突破。

但計算的本質(zhì)就是0和1組成的二進(jìn)制數(shù)學(xué)，無論多麼複雜的程序，多麼複雜的算法，只要能夠在計算機(jī)上運(yùn)行，那麼它便能夠轉(zhuǎn)變成量子芯片計算的規(guī)則。

而目前的量子芯片之所以難以進(jìn)行高度複雜的算法領(lǐng)域，便是因爲(wèi)量子退相干時間與量子比特數(shù)量的限制原因?qū)е碌摹?

實驗室中，徐川捏著手中的量子芯片，饒有興趣的打量了解清楚這枚芯片的具體參數(shù)和情況後，看向了項目的負(fù)責(zé)人耿景龍，開口詢問道。

“你們應(yīng)該對這塊芯片進(jìn)行過測試吧，方便現(xiàn)在給我演示一下嗎？”

耿景龍點了點頭，笑道：“當(dāng)然，請隨我來。”

跟著耿景龍的腳步，兩人來到了另一間實驗室中。

明亮的實驗室中，一臺臺的儀器設(shè)備整齊的擺在實驗桌上。

走到電腦前，耿景龍開口介紹道。

“量子芯片測評指標(biāo)主要包括量子比特佈局、相干時間、保真度、量子比特數(shù)目、量子體積及每秒電路層操作數(shù)等等。”

“這些測試實驗做起來會比較的麻煩，如果徐院士您想看的話，我建議您明天抽時間過來檢查。”

“今天的話，我直接給您演示一下它的性能好了。”

聞言，徐川饒有興趣的開口問道：“你打算怎麼做？”

耿景龍咧嘴笑了笑，道：“兩個方法。”

“第一個是傳統(tǒng)超算與大模型的計算能力驗證方法，計算圓周率π，不過考慮到時間的問題，所以我會將計算的數(shù)值限定到100萬億位。”

一邊解釋，耿景龍一邊操控面前一臺實驗室用經(jīng)過改裝專門用來測試拓?fù)淞孔有酒碾娔X。

“這臺實驗用的計算機(jī)，同樣安置了一塊255個量子比特的拓?fù)淞孔有酒湍种械男酒峭环N產(chǎn)品，接下來我將給您演示。”

說著，他操控電腦打開了一個軟件窗口，在裡面輸入了10000000000000單位，在確認(rèn)沒有錯誤後，他輕輕的敲下來enter鍵。

電腦顯示屏上，就在他按下按鈕的同一時間，預(yù)先設(shè)定好的程序直接開始了運(yùn)行。

很快，計算結(jié)果就通過邏輯電路處理並輸出的信號傳達(dá)到顯示屏上。

“計算完成！耗費(fèi)時間6.721秒。”

看著屏幕上的文字，徐川愣了一下。

6.721秒，完成了一百萬億位圓周率的計算？

這麼快？

“不到7秒鐘就完成了計算？”

看著屏幕上的顯示，即便是徐川臉上都帶上了一絲驚訝和震撼的神色。

“是的。”

耿景龍笑著點點頭，道：“不過這只是單純的計算，並沒有對計算出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲處理。”

“相信您比我更清楚，一百萬億位圓周率到底有多大，以目前的現(xiàn)有存儲技術(shù)，將它完整的輸入進(jìn)硬盤保存起來都需要漫長的時間。”

“所以我們在計算程序中加入了參數(shù)，可以直接讓計算的結(jié)果刪除，相當(dāng)於計算一位刪除一位，不會保存在電腦中，只會反饋出最終的計算時間。”

“當(dāng)然，如果有需要，我們也能夠?qū)⒂嬎愠鰜淼慕Y(jié)果輸入硬盤中存儲起來。”

一百萬億圓周率若以ASCII字符（1字節(jié)/位）存儲，理論需約100TB存儲空間，而將100TB數(shù)據(jù)寫入硬盤中，以目前的存儲技術(shù)，哪怕是使用最先進(jìn)的碳基存儲芯片，也需要至少幾個小時的時間。

所以在測試的時候爲(wèi)了方便，他們直接將寫入存儲過程取消了。

實驗室中，徐川深吸了口氣，臉上露出一絲震撼的情緒。

“即便是取消掉輸入過程，僅僅不到7秒的時間就完成了一百萬億位圓周率的計算，這個速度也非常讓人震撼了。”

“如果我沒記錯的話，米國那邊之前有家公司計算105萬位圓周率好像耗費(fèi)了75天的時間？”

耿景龍點點頭，笑道：“您說的應(yīng)該是米國加州的Solidigm計算機(jī)存儲公司。他們的確計算過105萬位的圓周率，歷時75天，利用了100萬GB數(shù)據(jù)，需要的計算能力與數(shù)十萬部智能手機(jī)相當(dāng)。”

徐川搖著頭感慨道：“75天對比7秒，嘖嘖，這速度差距”

一天24小時，換算成秒是86400秒，而75天也就是6480000秒，簡單的換算一下，他們研發(fā)的這塊量子計算芯片計算圓周率的速度接近後者的一百萬億倍了。

而且米國加州的Solidigm計算機(jī)存儲公司計算圓周率動用的可不是普通的家用電腦，他們所用的是超級計算機(jī)。

也就是說，一塊255量子比特的拓?fù)淞孔有酒湫阅苁且蛔愕陌偃f倍。

當(dāng)然，性能的換算嚴(yán)格的來說不能這樣比較。

畢竟在圓周率π的計算這種主要目的並非實際需求，而是用於測試計算機(jī)性能，包括浮點運(yùn)算能力、內(nèi)存管理和並行處理效率的方面，量子芯片是有著天然優(yōu)勢的。

一座超算中心能夠完成的任務(wù)量和各種複雜任務(wù)比單塊的量子芯片很顯然更加優(yōu)秀。

但單單是這一項π數(shù)值計算效率，也足以見得他們最新研發(fā)出來的拓?fù)淞孔有酒男阅艿降子卸帱N的恐怖了！

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