第524章突袭课堂，量子计算机的强大

    第524章突袭课堂，量子计算机的强大(第1/2页)
    江海大学，人工智能学院。
    下午的阳光透过窗户斜斜地洒进多功能会议室。
    林宇站在讲台上，白板笔在手里转了半圈。
    教室里坐着六个人。
    孙浩、吴志平、陈慕华、梁永清、沈思宜，还有刚赶来的李文浩。
    李文浩选了个靠窗的位置，笔记本已经摊开，笔拿在手里，眼神无比专注。
    林宇拿起笔，视线在这几张熟悉的脸上扫过，脑海里突然闪过一个画面。
    前世那个县城的补习班教室。
    破旧的白炽灯，发黄的墙皮，几个穿着校服的学生趴在桌上写题。
    那时候他就站在一块不大的黑板前，一笔一划地写推导过程。
    林宇愣了一秒。
    他忽然意识到，在未来的几个月内，这样的课堂会成为历史。
    学生不需要再像现在这样，端端正正地坐在教室里，听老师讲上两个小时。
    他们只需要戴上VR头盔，两小时就能完成过去几个星期的学习量。
    然后躺进睡眠舱，睡一觉，醒来时那些知识已经像扎根一样长进了大脑里。
    传统教室会消失。
    黑板会谢幕。
    粉笔会褪色。
    属于老师的孤独会如潮水般扑面而来，但这不过是时代泛起的一点涟漪。
    林宇眨了眨眼，把那种孤独感从脑子里甩出去。
    想那么多干啥？
    先赢了天上那颗石头再说。
    他在白板上写下四个字。
    “量子计算。”
    “今天给你们上一堂关于量子计算的课。”林宇转过身，“提前进行资料预储备。”
    沈思宜坐在第二排，听到这话，心里咯噔一下。
    完了(╯‵□′)╯︵┻━┻。
    刚准备好的摸鱼时间又没了。
    她都开始怀疑林老师是不是在办公室里实时监控他们的项目进度，一看谁手上活儿不多了，就立刻拎过来上课。
    上次听齐悦和陈雨薇说，老师把他们叫过去储备空天发动机的知识，怎么到他们这里就是量子计算机这种难度的东西？！
    吴志平和孙浩对视一眼，两人苦涩地张了张嘴，仿佛在通过眼神说：
    这跨越度是认真的吗？
    陈慕华默默在纸上写下一行字，递给梁永清看：
    老师这是要把我们当院士培养吗？
    梁永清默默把最后一个字和问号给划了。
    此时的李文浩低头记下“量子计算”四个字，眼角余光却不自觉地往门口瞟。
    他心里暗自祈祷。
    王志海那老狐狸千万别发现自己在这儿开小灶了。
    林宇拧开笔帽，开始讲解。
    “量子计算机和经典计算机的本质区别，在于它使用的基本单位不是比特，而是量子比特。”
    他在白板上画了一个圆圈，圆圈里写了个0，旁边又画了一个，写了个1。
    “经典计算机的比特，只能是0或者1，非此即彼。”
    他在两个圆圈之间画了一条斜线，斜线上写了个“叠加态”。
    “但量子比特不一样，它可以同时处于0和1的叠加态。”
    他停顿了一下，看着几张略显茫然的脸。
    “打个比方。”
    林宇伸出右手，做了个扔硬币的动作。
    “一枚硬币在空中旋转，你看不清它是正面还是反面，它既是正面，也是反面。”
    “这就是量子叠加态。”
    孙浩的眼神恍惚了一下，许久没上林宇的课，他都觉得缺了什么。
    他心里暗道林老师的课果然和学习设备不一样，比AI教师得劲多了。
    吴志平正了正身子，不知为啥，他总有种预感。
    老师讲课的次数估计要越来越少了。
    再不好好听，说不定以后就听不到了。
    沈思宜原本还有点走神，此刻也不由自主地坐直了身体。
    李文浩的笔尖在纸上停了一秒，然后继续快速滑动。
    林宇继续往下讲。
    “叠加态赋予了量子计算机一个经典计算机永远做不到的能力，并行计算。”
    他在白板上又画了两组对比图。
    左边画了四个小人排成一列，每个小人面前放着一扇门。
    “假设你要在四扇门里找到唯一的正确答案，传统计算机就像这四个人，他们只能一个接一个地去推门。”
    林宇用笔在四个小人上依次点了点。
    “第一个人推开第一扇门，看看对不对。不对，换第二个人推第二扇门。还是不对，继续推第三扇……”
    “四扇门，至少要试四次。如果有一百万扇门，就得试一百万次。”
    他转向右边，画了一个模糊的人影，这个人影同时站在四扇门前。
    “但量子计算机不一样。它就像这个人，因为叠加态的存在，他能同时站在四扇门前，一次性把四扇门全推开。”
    沈思宜瞪大了眼睛：“同时推开？”
    “对，同时。”林宇点头，“因为量子比特可以同时处于0和1的叠加态，所以当你有两个量子比特时，它们能同时表示00、01、10、11这四种状态。”
    他在白板上写下一组数字：
    2个量子比特=同时表示4种状态
    3个量子比特=同时表示8种状态
    4个量子比特=同时表示16种状态
    “看到规律了吗？”林宇敲了敲白板，“每增加一个量子比特，能同时处理的状态数量就翻一倍。”
    “传统计算机要一个一个算，算一百万次才能遍历一百万种可能。但量子计算机只要有20个量子比特，就能一次性处理一百万种可能。”
    孙浩倒吸了一口气：“这……这也太夸张了。”
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    “还没完。”林宇在白板上继续写：
    50个量子比特≈同时处理千万亿种状态
    “如果你有300个量子比特，它们可以同时表示2的300次方种状态。这个数字有多大？”
    他在白板上写下一串数字。
    2^300≈2×10^90
    “这比全宇宙的原子数量还多。”
    教室里安静了两秒。
    梁永清倒吸了一口气。
    “这特么也太夸张了。”
    林宇继续说：“现在你们知道量子计算机有多恐怖了。但它也有个致命的弱点。”
    他画了个硬币在空中旋转的示意图，然后在旁边画了几道波纹线。
    “脆弱。”
    “想象一下，那枚旋转的硬币极度脆弱，周围任何一点风吹草动，都会让它瞬间塌缩成单一状态。”
    “要么是正面，要么是反面，叠加态消失了。”
    林宇在“叠加态”三个字上画了个叉。
    “这就叫退相干。”
    “那怎么办？”沈思宜忍不住问了一句。
    “怎么办？”林宇放下笔，”这就是现在全世界的量子物理学家都想解决的问题。“
    他转过身，看着几个学生。
    “退相干的本质，是量子态和环境之间发生了信息交换。”
    他在白板上画了一个小圆圈，代表量子比特，然后在周围画了很多小箭头。
    “温度、电磁辐射、宇宙射线、甚至实验室外面路过的一辆车，都会影响它。”
    “为了延长退相干时间，我们只能想办法隔绝环境。”
    林宇在圆圈外面画了一个大圈。“第一步，降温。把温度降到接近绝对零度，让热噪声降到最低。”
    他又画了几个屏蔽层。
    “第二步，电磁屏蔽。用超导材料把量子比特包起来，挡住外界的电磁辐射。”
    “第三步，振动隔离。把整个实验室建在地下几十米，避免地面震动的干扰。”
    “做完这些，量子比特的相干时间能维持多久？”
    林宇在白板上写下一个数字。
    100微秒
    “也就是万分之一秒。”
    教室里又是一阵倒吸冷气的声音。
    李文浩的手抖了一下，在笔记本上划出一道墨迹。
    他脑子里飞速转动，一个念头冒了出来。
    “林老师。”他开口了，“如果退相干时间这么短，那怎么进行复杂的计算？”
    “好问题。”林宇看向他，“这就引出了第二个核心问题，比特间串扰。”
    他在白板上画了三个小圆圈，彼此之间用虚线连起来。
    “量子计算机不是只有一个量子比特，而是有成千上万个。”
    “这些比特必须靠得很近，才能产生量子纠缠，进行协同运算。”
    “但当它们挤在一起时，就会像一群话痨一样互相干扰。”
    他在三个圆圈之间画了几道杂乱的箭头。
    “A的信号串到了B那里，B的信号又串到了C那里，计算结果全乱了。”
    孙浩若有所思：“那量子计算是怎么完成的？”
    林宇没有立刻回答。他在白板上画了一个更复杂的结构。
    一个大圆圈，里面塞了密密麻麻的小圆圈。
    “量子纠错码。”
    “用多个不稳定的物理量子比特，绑成一个稳定的逻辑量子比特。”
    他在大圆圈旁边写了一行字。
    1个逻辑比特=1300个物理比特
    沈思宜的笔停在纸上。
    “这……这也太浪费了吧？”
    “没办法。这是目前唯一可行的方案。”
    林宇转过身，视线落在白板上那个庞大的数字上。
    “如果我们要实现300个逻辑量子比特，按这个比例，那需要多少个物理比特？”
    吴志平飞快地在纸上算了一下。
    “39万。”
    林宇点头。
    “对，39万个物理量子比特。”
    “这些比特全部挤在一个芯片上，布线复杂度呈指数级爆炸。”
    “温度控制、信号串扰、纠错算法的实时性……”
    他在白板上列出一连串问题。
    “每一个，都是世界级难题。”
    几个学生面面相觑，心里疯狂预警，该不会老师要让咱们解决这个世界难题吧？！
    就在这时，教室门突然被推开了。
    所有人的视线齐刷刷地转向门口。
    王志海站在门口，身后跟着曾永义和沈磊。
    李文浩看到王志海的瞬间，整个人都僵住了。
    王志海的视线在教室里扫了一圈，最后落在李文浩身上，嘴角微微勾起。
    他慢悠悠地走进来，脸上的表情云淡风轻。
    “林教授，我就是过来看看安保有没有疏漏。”
    他说完，还特意瞥了一眼李文浩。
    李文浩低下头，咳嗽了一下。
    林宇看着这一幕，微微撇了一眼李文浩
    这小子干什么了？咋这么心虚。
    “那王局长也坐下听一听吧。”
    王志海也不客气，带着曾永义和沈磊在李文浩的后排找了位置坐下。
    李文浩能感觉到身后传来的灼热目光，后背汗都出来了。
    他咳嗽了几下，假装若无其事地继续听课。
    教室里的气氛变得微妙起来。
    林宇重新拿起笔，在白板上写下一行字。
    “如何突破300个逻辑量子比特的技术瓶颈。”
    王志海刚坐下就呆住了，他刚刚错过了什么？

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