第1144章 一百萬億！67秒！

  第1144章 一百萬億！6.7秒！

  「這塊量子晶片的量子比特（Qubit）數量能夠達到多少？」

  量子比特（Qubit），是量子計算的基本信息單元。

  它利用量子力學的迭加和糾纏特性，實現遠超經典比特的計算能力。

  如果是放到傳統的矽基與碳基晶片中，量子比特的性質類似於電晶體。

  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。

  只不過相對比傳統晶片的電晶體只能處於0或1中的一種狀態來說，量子比特：可同時處於0和1的迭加態。

  它像一枚旋轉的硬幣，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丁格那隻半死不活的貓。

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  而量子比特的數量，也決定了量子晶片的性能，這也是徐川最關心的。

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

  「而我們已經在生產第二代實驗產品了，目標是集成255個量子比特的晶片！」

  微微停頓了一下，他的目光落在徐川手中的量子晶片上，繼續說道。

  「但重點並不是量子比特的數量，而是它的穩定！」

  「相對比主流的超導量子晶片和光量子晶片，咱們的拓撲量子晶片的穩定性可謂是跨時代的產物！」

  「傳統的量子晶片極其容易受到外界的干擾，別說是什麼像矽基晶片一樣安裝在電腦計算機上使用了，就是說句話都會打破裡面的『量子比特糾纏態』導致坍塌。」

  「但咱們研發製備出來的這塊拓撲量子晶片卻完全不同，它已經能夠滿足正常環境的使用條件了！」

  「這意味著量子計算機的商業化時代！」

  「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，手中捏著這塊拓撲量子晶片的徐川臉上同樣帶著一絲興奮的笑容。

  是的！

  正如耿景龍所說的，相對比量子比特的數量，他手中這塊拓撲量子晶片的穩定性，才是商業化進程中最關鍵也是最基礎的東西。

  量子晶片的核心便是能夠進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，而實現普適量子邏輯門操控是實現量子信息處理過程的最關鍵技術。

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

  別說是像傳統的矽基晶片與碳基晶片一樣家用了，就是你單獨給它準備一個地下室用來存放，它都嬌弱到會因為你用的牆壁水泥有微弱的輻射而坍塌死機。

  更別提像現在這樣拿在手中了。

  對於量子晶片中的『量子比特糾纏態』來說，人體是個巨大無比的輻射源，光是接觸就能夠讓其穩定性坍縮。

  事實上，對於極度敏感的量子晶片來說，就算是你為它準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晶片中『量子比特糾纏態』都撐不過三秒。

  是的，無論是米國谷歌研發的鳳凰超導量子計算機，還是華國華科院的九章光量子計算機，其核心的的量子晶片『量子比特糾纏態』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，也就是量子比特退相干時間那麼短，量子計算機還有用嗎？

  這裡就需要了解一下量子計算機的計算原理了。

  簡單的來說，退相干時間指的是量子比特保持其量子態的時間，超過這個時間，量子比特就會因為環境干擾而失去量子信息，導致計算錯誤。

  如果退相干時間很短，量子計算機在進行複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運算。

  而量子算法的設計通常追求深度（操作步驟數）最小化。

  例如，Shor算法分解整數的時間複雜度為多項式級，所需操作步驟可能在當前退相干時間（微秒到毫秒級）內完成。

  隨著硬體優化（如門操作速度提升至納秒級），複雜算法的可行性將進一步提高。

  簡單的來說，就是硬體不夠，算法來湊。

  當然，除了算法外，還可以通過極低溫環境（接近絕對零度）和材料優化（如三維腔體設計），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，退相干導致的邏輯量子比特坍塌失效也還可以通過量子糾錯技術來進行優化等等。

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

  比如允許一定誤差的化學反應模擬、組合優化、數據分類等等領域中都展現出了巨大的潛力，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，那麼量子計算機則可以用於執行更為廣泛的算法和指令，以至最終替代傳統計算機。

  而他們邁出的，便是這最為關鍵的一步！

  當然，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量了。

  正如傳統矽基晶片一樣，核心電晶體（量子比特）的數量越多，它的計算力便越強。

  125個量子比特的量子晶片，儘管這個數字聽上去遠不如動輒數百億電晶體的矽基晶片。

  但一枚125個量子比特的量子晶片，計算力卻遠不是數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發布了53比特「懸鈴木」超導量子計算處理器，用200秒求解的隨機線路採樣問題需要超級計算機一萬年時間求解。

  而走同樣路線，由中科大構建了66比特可編程超導量子計算原型機「祖沖之二號」，實現了對「量子隨機線路取樣」任務的快速求解。

  根據目前公開的數據，「祖沖之二號」處理的量子隨機線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機快7個數量級，計算複雜度比谷歌公開報導的53比特超導量子計算原型機「懸鈴木」提高了6個數量級。

  儘管從目前的報導信息來看，針對量子計算機所進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，在高度複雜算法領域目前的量子計算技術還沒有什麼突破。

  但計算的本質就是0和1組成的二進位數學，無論多麼複雜的程序，多麼複雜的算法，只要能夠在計算機上運行，那麼它便能夠轉變成量子晶片計算的規則。

  而目前的量子晶片之所以難以進行高度複雜的算法領域，便是因為量子退相干時間與量子比特數量的限制原因導致的。

  實驗室中，徐川捏著手中的量子晶片，饒有興趣的打量了解清楚這枚晶片的具體參數和情況後，看向了項目的負責人耿景龍，開口詢問道。

  「你們應該對這塊晶片進行過測試吧，方便現在給我演示一下嗎？」

  耿景龍點了點頭，笑道：「當然，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，一台台的儀器設備整齊的擺在實驗桌上。

  走到電腦前，耿景龍開口介紹道。

  「量子晶片測評指標主要包括量子比特布局、相干時間、保真度、量子比特數目、量子體積及每秒電路層操作數等等。」

  「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值限定到100萬億位。」

  一邊解釋，耿景龍一邊操控面前一台實驗室用經過改裝專門用來測試拓撲量子晶片的電腦。

  「這台實驗用的計算機，同樣安置了一塊255個量子比特的拓撲量子晶片，和您手中的晶片是同一種產品，接下來我將給您演示。」

  說著，他操控電腦打開了一個軟體窗口，在裡面輸入了10000000000000單位，在確認沒有錯誤後，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，預先設定好的程序直接開始了運行。

  很快，計算結果就通過邏輯電路處理並輸出的信號傳達到顯示屏上。

  「計算完成！耗費時間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據進行存儲處理。」

  「相信您比我更清楚，一百萬億位圓周率到底有多大，以目前的現有存儲技術，將它完整的輸入進硬碟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，可以直接讓計算的結果刪除，相當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。」

  「當然，如果有需要，我們也能夠將計算出來的結果輸入硬碟中存儲起來。」

  一百萬億圓周率若以ASCII字符（1位元組/位）存儲，理論需約100TB存儲空間，而將100TB數據寫入硬碟中，以目前的存儲技術，哪怕是使用最先進的碳基存儲晶片，也需要至少幾個小時的時間。

  所以在測試的時候為了方便，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了75天的時間？」

  耿景龍點點頭，笑道：「您說的應該是米國加州的Solidigm計算機存儲公司。他們的確計算過105萬位的圓周率，歷時75天，利用了100萬GB數據，需要的計算能力與數十萬部智慧型手機相當。」

  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，他們研發的這塊量子計算晶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。

  也就是說，一塊255量子比特的拓撲量子晶片，其性能是一座超算的百萬倍。

  當然，性能的換算嚴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性能，包括浮點運算能力、內存管理和並行處理效率的方面，量子晶片是有著天然優勢的。

  一座超算中心能夠完成的任務量和各種複雜任務比單塊的量子晶片很顯然更加優秀。

  但單單是這一項π數值計算效率，也足以見得他們最新研發出來的拓撲量子晶片的性能到底有多麼的恐怖了！

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  （還有更新耶）