Глава 1176. Майорановский Фермион и декогеренция квантовых запутанностей.
Что, если бы электрическая энергия не затухала во время передачи?
Что, если бы у компьютера была экспоненциальная скорость вычислений и идеальная точность?
Профессор Дункан Холдейн однажды попытался ответить на этот вопрос. Осенью 2016 года этот физик и двое его друзей получили Нобелевскую премию по физике за «теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз материи»!
Проще говоря, с помощью различных тщательных экспериментов они обнаружили, что даже самая маленькая микроскопическая материя может проявлять макроскопические свойства и иметь топологическую фазу.
Чтобы понять, что это значит, требовалось понимание топологии.
Все знали, что математики смотрят на проблемы с другой точки зрения. Они часто видели вещи по их сути. Топология была дисциплиной, изучавшей геометрические формы и пространства, которые оставались неизменными в результате преобразований.
Одним из наиболее классических примеров топологии было то, что кофейная кружка и пончик были топологически одинаковыми, потому что, как и у пончика, у кофейной кружки была дырка в ручке.
Поскольку у них обоих было одно отверстие, можно было превратить пончик в кофейную кружку с помощью процесса плавной деформации и наоборот… Хотя это может показаться большинству людей непостижимым или даже необъяснимым, но на самом деле этот метод математического преобразования внес свой вклад ко многим интересным открытиям в других областях.
Это было особенно верно в области физики и материалов, многие удивительные открытия в 1980-х годах были получены с помощью топологических методов, которые обеспечили теоретическую основу.
Долгое время люди привыкли применять топологию для решения задач макромасштаба. До сих пор не было подтверждено, можно ли использовать топологию для субатомных частиц, таких как электроны и фотоны.
Поскольку на эти крошечные частицы влияли своеобразные законы квантовой физики, их размеры, положение и даже форма постоянно находились в неопределенном состоянии.
Однако окончательный ответ на этот вопрос дала Нобелевская премия по физике 2016 года.
Что заключалось в том, что эти субатомные частицы в микроскопическом мире обладали топологическими характеристиками!
Эта теория, очевидно, не повлияла на обычную повседневную жизнь людей, но она открыла новый мир для области электронной техники!
Благодаря удивительному квантовому миру эти материалы показали удивительную стабильность и замечательные свойства в особой фазе материи. Наиболее типичным примером являются топологические изоляторы.
Эта характеристика была обнаружена в графеновых материалах, что непосредственно привело к рождению чипов на основе сверхпроводящего материала SG-1 на основе углерода.
С другой стороны, это свойство также способствовало исследованиям в области квантовых вычислений.
Квантовый компьютер использовал принцип, согласно которому субатомные частицы могут одновременно находиться в разных состояниях и хранить информацию в чем-то, называемом квантовым битом (кубитом). Из-за этой характеристики квантовые компьютеры могут решать задачи экспоненциально быстрее, чем традиционные компьютеры.
Однако проблема заключалась в том, что субатомные частицы, в которых хранились данные, были хрупкими и нестабильными. Даже небольшое возмущение может изменить его состояние.
Это как раз и была «декогеренция». В среде квантовой механики любое возмущение может изменить или даже разрушить запутанное состояние кубита!
Одним из способов решения этой проблемы было использование либо технологии шумоподавления, либо технологии защиты от помех, либо того и другого. Независимо от того, какой технический путь был выбран, они должны были найти способ стабилизировать субатомные частицы.
Это было одной из главных проблем в исследованиях и разработках квантовых компьютеров.
Это также было чем-то, что исследовал Лу Чжоу…
Институт перспективных исследований Цзиньлин, подземная лаборатория третьего уровня.
Пустая комната, которая использовалась в качестве запасной комнаты для хранения образцов, теперь заполнялась новым приобретенным оборудованием.
К ним относятся многофункциональные машины для измерения физических свойств, шагомеры, вибрационные магнитометры для образцов, высокотемпературные и низкотемпературные тестеры магнитосопротивления и сублимационная сушилка на месте. Хотя это был не полный комплект оборудования, в нем было все самое необходимое.
Кроме того, в дополнение к этим нескольким важным элементам оборудования для исследования углеродных материалов у него также был 3D-принтер с УФ-отверждением и точностью 8 микрон. В основном это использовалось для печати пластиковых форм, используемых в экспериментах.
Тонкая пленка размером с большой палец была осторожно помещена в машину для атомного осаждения с магнетронным распылением. Лу Чжоу тщательно использовал данные эксперимента, чтобы установить новые экспериментальные параметры на компьютере.
Закончив со всем этим, он, наконец, вздохнул с облегчением и нажал кнопку ввода на клавиатуре.
Загорелась зеленая сигнальная лампочка. Машина внутри лаборатории начала работать.
Лу Чжоу взял кружку с кофе и сел на стул. Он посмотрел на часы и подумал, чем бы ему убить время. Внезапно дрон Сяо Ай пролетел сбоку.
Сяо Ай: [Мастер, Мастер! Только что произошло что-то супер удивительное! (≧ω≦*)]
Лу Чжоу посмотрел на маленький экран, парящий в воздухе, и спросил: «Вы повысили уровень?»
Сяо Ай: [Что? Ты знал? (°△°|||)]
Лу Чжоу: «…»
Эта штука действительно повысила уровень… или снизила уровень?
Лу Чжоу вздохнул и проигнорировал искусственную задержку. Он закрыл глаза и вошел внутрь системного пространства.
Накопление очков опыта искусственного интеллекта было синхронизировано с очками опыта информатики. Как только уровень Сяо Ай поднялся до уровня 4, его уровень информатики поднялся с уровня 4 до уровня 5.
Даже если он не был в системном пространстве, он все равно мог видеть уведомление о своем обновлении.
[…]
[Г. Информатика: уровень 5 (0/300 000)]
После того, как Лу Чжоу посмотрел на свою характерную панель, он потер подбородок.
Как он и предполагал, он мог бы получить очки опыта искусственного интеллекта, позволив Сяо Ай наблюдать за поведением людей в мире виртуальной реальности. На самом деле казалось, что искусственный интеллект зависит от социологических знаний.
Однако Лу Чжоу не обращал особого внимания на прогресс Сяо Ай. Проверив свою характерную панель в системном пространстве, он вернулся в реальный мир.
Он открыл глаза и уставился на дрон, плывущий перед ним.
Сяо Ай: [Мастер, Мастер, разве вы не собираетесь хвалить Сяо Ай? (*/ω\*)]
Лу Чжоу: «Да, отлично сделано».
Сяо Ай: [Спасибо!]
Лу Чжоу притворился, что не видит текст на экране. Говоря, он смотрел на часы.
«… Я думаю, что уже почти время».
Свет на машине рядом сменился с зеленого на красный.
Лу Чжоу немедленно сказал: «Сяо Ай, включи сублимационную сушилку на месте».
Сяо Ай: [Хорошо… (○`3′○)]
Несмотря на то, что Сяо Ай казался неохотным, он все же послушно следовал приказам Лу Чжоу.
Лу Чжоу чувствовал, что его маленький приятель становится все более и более разумным… Почти как будто он становится все более и более похожим на человека?
Лу Чжоу не был уверен, хорошо ли это.
В конце концов, способ обработки информации искусственным интеллектом и способ обработки информации человеческим мозгом были совершенно разными. Один использовал логику для определения эмоций, а другой использовал эмоции для управления логикой.
Может быть, искусственный интеллект — это новый вид?
Слишком рано делать выводы.
Как «опекун» Сяо Ай, Лу Чжоу отвечал за наблюдение за ростом Сяо Ай.
Но до сих пор казалось, что маленький парень все еще довольно послушен. Сяо Ай играл роль помощника как в жизни Лу Чжоу, так и в его научных исследованиях. Сяо Ай всегда беспрекословно подчинялся его приказам.
Может я слишком сильно волнуюсь?
С помощью Сяо Ай Лу Чжоу перенес образец лиофилизированной углеродной стружки из машины для атомного осаждения с магнетронным распылением в сублимационную сушилку на месте. Затем он использовал металлургический микроскоп для тщательного анализа пленки перед записью результатов эксперимента.
У него было более 30 000 общих баллов. Согласно системе, ему нужно было набрать 120 000 общих баллов, чтобы получить полный набор чертежей для технологии квантовых вычислений.
На самом деле это число было раздутым.
Если бы он разделил задачи и решил часть технологии, то смог бы снизить общую стоимость очков более чем на 80%!
На данный момент он потратил 20 000 общих баллов, чтобы преодолеть несколько ключевых узких мест в исследованиях. Он использовал свои знания об углеродных материалах, изоляторах Мотта и майорановских фермионах для решения некоторых фундаментальных проблем.
Например, он наслаил фермионный топологический изолятор Майорана на сверхпроводник толщиной в один атом. Это не повлияло на стабильность майорановских фермионов.
Используя материал специальной топологической фазы, субатомные атомы можно было защитить от интерференции.
По сути, сформированные кубиты не будут повреждены из-за небольшого и локального вмешательства. Он был гораздо более стабильным, чем обычные кубиты, позволяя квантовым компьютерам вычислять нужные ответы более точным и эффективным способом.
Это сэкономило Лу Чжоу не менее 100 000 общих очков.
Таким образом, он мог использовать свои общие положения в более сложных задачах.
Это была одна из причин, почему «знание — сила».
Тщательно завершив последний этап эксперимента, Лу Чжоу поместил слой полупрозрачного листа графена на заранее подготовленную форму схемы.
На его лице была искренняя улыбка, как будто он смотрел на произведение искусства.
«Все тесты производительности соответствуют нашим ожиданиям.
"Это потрясающе!
«Как и ожидалось, майорановский фермион — лучший выбор для квантовых вычислений!»
Оставалось только проверить, стоили ли потраченные им 20 000 общих очков.
Когда Лу Чжоу собирался нажать кнопку питания, его сердце чуть не выпрыгнуло из груди.
Как только он нажал кнопку, похожий на пленку компьютерный чип начал запускать заданный сценарий. Сигнал обрабатывался логической схемой и затем передавался на дисплей. Вскоре на дисплее была представлена строка символов.
[Привет, мир.]
Когда Лу Чжоу увидел символы на экране, он сжал кулаки и чуть не подпрыгнул со стула.
"Да!"
Лу Чжоу был ошеломлен собственной реакцией. Он быстро начал проверять условия эксплуатации машины.
Увидев, как «пленочный» компьютерный чип работает стабильно и остается невосприимчивым к коллапсу запутанности кубитов, Лу Чжоу наконец-то уверенно улыбнулся.
Похоже, на этот раз…
Мы сделали это!