第161章 量子糾錯

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眾所周知。

光刻機很重要，因為它可以在晶片上刻下電路，然後放置電晶體，從功能上來說，就是一個開關。結合半導體的特性，實現阻擋或允許電流透過。

這兩種不同訊號，便組成了資料，即——位元。

對於傳統計算機資料來說，位元只有兩種，代表不允許電流透過的“o”，和代表允許電流透過的“1”。無數個o和1，就組成了成千上萬的資料。cpu中的製程越小，容下的位元越多，資料表達越快，運算度自然也越快。所以晶片才不斷追求更小的奈米制程，從14nm到7nm到5nm再到現在的3nm。

但到了3nm之後，幾乎就達到了物理極限了，因為再小下去，量子力學就開始凸顯，會生一種神奇的現象——量子隧道效應。

說到這個量子隧道效應。

就要知道物理是什麼科學，物理是描述物質運動規律和物質結構的學科。

譬如我們在宏觀世界描述一個人的位置，我們會用物理語言去描述他——此人在某時某地出現並以多大度向什麼方向運動，這樣就給出了這個人的確定性。

如果要用數學語言去描述，那麼就是——此人在這裡的機率是1oo%，不在這裡的機率是o%，十分確定。

對應的修辭語言就是——此人“必然”出現在某地，和“絕無可能”出現在其它地方。

然而在微觀世界，一切都將生變化，我們再也不能給出一個粒子的確定性描述，我們再也不能預測這個粒子出現的位置，只能預測它出現在這個位置的機率。

譬如電子在原子中的位置，我們就無法確定。

用數學語言去描述，就是——這個電子出現在這裡的機率不為o%，但也不為1oo%，只是它所有位置出現的機率加起來，一定是1，表示它的確在原子中，但有可能出現任何位置。所以你再去描述電子的位置時，就不能用“必然”和“絕無可能”，而是用“一切皆有可能”。

於是，就產生了量子隧道效應。

讓一個只能跳1.9m高的人，跳過2m高的牆，那麼他“必然”跳不過去，你觀察一萬次，他還是跳不過去（不考慮腎上腺素爆的極端情況）。

然而讓一個只能跳1.9nm高的電子，跳過2nm高的牆，那麼它就不再是“必然”跳不過去，而是“有一定可能”跳過去。你對這個電子觀察一萬次，總會現有那麼幾次，電子竟然跳過去了。彷彿這個電子可以在牆上打洞，然後以一定的機率鑽過去一樣。

電子是在原子中通行。

原子的大小通常在零點幾奈米左右。

所以當netm乃至更小的時候，一個電晶體可能就是幾個原子鋪在一起的大小。

量子隧道效應這時候就開始生，明明應該擋住一個電子透過的電晶體，卻忽然擋不住了。表達o的位元，忽然變成了表達1的位元，o和1顛倒，資料表達錯誤，計算結果也會立刻生錯誤。

這就是傳統計算機達到極限，必須轉向量子計算機的原因。

……

聽完一位凝聚態大牛的報告。

杜恪夾著一本筆記，跟隨人群一起離開，在他身旁的是一位頭都快花白的年老科學家。

“char1es教授，您是量子領域的專家，參與過懸鈴木量子計算機的開，你能介紹一下目前為止，谷歌有解決16量子位以上的量子糾錯嗎？”

char1es教授攤了攤手“我們在53量子位基礎上，尋求更多進行量子糾錯，但是量子糾纏態非常脆弱，即便我們多次編寫糾錯碼，依然難以將所有的錯誤糾正……”

這位char1es教授，是IBm研中心物理學家，量子密碼學三巨頭之一，現代量子資訊理論的創始人之一，通訊領域最高獎-夏農獎得主。

要如何形容他的牛叉呢，大概潘校長在他面前，立刻就從大犇降為大牛。

杜恪與char1es教授一邊向餐廳走去，一邊閒聊“那麼您認為利用分數量子霍爾效應，在一個強關聯絡統中，是否可以實現對電子量子糾纏太的約束？”

“我有在你的演講中聽到這個方案，不過這是拓撲學的內容，我對此研究並不多……但這的確是我們解決量子糾纏誤差的重要途徑。”

電子有兩種自旋，自旋向上或自旋向下，那麼在量子計算機中，可以用自旋向上表達“o”，自旋向下表達“1”，而量子疊加態告訴我們，一個電子可以同時處在“o”和“1”的疊加態。

這樣，我們用兩個電子糾纏在一起，就可以表達四種狀態——“oo”、“o1”、“1o”和“11”。

如果是三個電子糾纏在一起，就能表達“ooo”到“111”八種狀態；如果是四個電子糾纏在一起，就能表達“oooo”到“1111”十六種狀態。

以此類推，n個電子糾纏在一起，就能表達2的n次方種狀態，並對應這麼多個訊號。谷歌開的懸鈴木量子計算機，就是53量子位，用53個量子位元，表達2的53次方個資訊。

量子計算機不需要那麼多o和1的位元去排列，只用53個量子位元搞定一切，計算能力可想而知。

當然具體運算十分複雜，在某些簡單運算中，複雜的量子糾纏態，反而沒有傳統計算機運算快。但是在保密程度上，以及對並行場景的計算中，量子計算機非常強大。

就好比傳統計算機一口一口吃飯再去計算，五十年後終於計算出來某個結果；量子計算機，一口氣把五十年的飯吃光，然後立刻給你一個計算結果。53量子位的懸鈴木量子計算機，基本已經達到算的水準，每提升一位，計算能力都是指數級增長，秒殺算輕輕鬆鬆。

但量子糾纏態很脆弱，容易崩潰，一旦崩潰……

就要糾錯。

量子位越多，崩潰越厲害，糾錯也就越難，這大大制約了量子計算機的展。

……

和char1es教授一路聊到餐廳裡，杜恪還不盡興，難得與量子通訊巨頭交流，自然要多聊一會。不過很快他就現自己的助理田瀾走了過來。

“老闆，asmL的總裁約您見面，他就在海邊公園附近的三隻鳥餐廳等著。”

“asmL總裁？”杜恪挑眉，“找我什麼事？”

“他沒有說。”

杜恪想了想，說道“那就去見一面吧。”

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