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第169章 我有办法让它们自己出来!(6.2k)(2/2)

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对於马约拉纳费米子而言,这意味著它不带电荷,也没有磁矩。

这种电中性的特性使得它与外部环境的相互作用极弱,因此天然地具有极高的稳定性,不容易受到电磁噪声等环境干扰的影响。这对於脆弱的量子比特而言,是极其宝贵的性质。

这保鏢多好,只保护量子比特,一点都不干扰对方,简直是天选乙方!

人狼话少的肌肉猛男有没有!

话说这个概念最早是由物理学家马约拉纳在1937年提出,但在自然界中,真实的马约拉纳费米子尚未被直接观测到。

但是,科学家们发现在一些特定的凝聚態物理系统中,可以诱导出具有马约拉纳费米子特性的准粒子,被称为马约拉纳零能模。

一个形象的比喻是,一个普通的费米子可以被理论上认为是由两个马约拉纳费米子构成的。

在特定的物理系统中,这两个“半个”费米子也就是即马约拉纳零能模,可以被物理上地分开,存在於材料的不同端点或缺陷处。

量子信息不是存储在某个单一的局部物理量上,而是分散存储在这样一对或多对非局域的马约拉纳零能模的整体拓扑性质中。

这意味著,即使环境中的局部噪声干扰了其中一个马约拉纳零能模,只要不破坏整个系统的拓扑结构,量子信息也不会丟失。就好比信息不是写在一个点上,而是被“编织”进了整个系统的结构里。

这种內在的抵抗错误的能力,就是拓扑保护。

而编织的操作更是可以直接实现量子门,没必要像传统量子比特那样通过精確的脉衝控制。

由於编织本身也是一个拓扑过程,它同样受益於拓扑保护,使得量子门操作更加稳定和精確。

就是如何找到一种含有马约拉纳费米子拓扑绝缘体碳材料有点麻烦,因为碳材料通常不具备天然的拓扑超导性或拓扑绝缘体属性。

“小苔蘚,我需要你利用所有可用的理论物理模型、量子化学模擬工具,以及全球已知的碳材料资料库,对具备拓扑绝缘体性质的碳基结构进行预测和筛选。”

“重点关注石墨烯及其衍生物、拓扑碳纳米管、或者其他可能的碳基纳米结构,我们需要找到那些在特定掺杂或应力条件下,能够表现出非平庸拓扑性质,且可能在与超导体耦合后诱导出马约拉纳零能模的材料体系。”

“对这些潜在材料的能带结构、体態拓扑不变量、边界態性质、以及与超导体耦合后的费米面匹配情况进行高精度模擬,筛选出最有可能的候选材料,我们需要其在极低温、

强磁场等实验条件下,能够保持量子態的稳定性。”

这项任务对小苔蘚而言,是一次全新的挑战。

它將需要调动天河超算的算力,进行海量的第一性原理计算、密度泛函理论计算以及蒙特卡洛模擬。

【主人,我现在被限制了算力,至少需要1200个小时才能给到结果。】

1200个小时?

接近两个月的时间,太慢了。

为了確保赵铭的脑机接口康復项目能够得到最高优先级,小苔蘚几乎独占了天河超算的核心资源,导致其他科研项目被严重挤压。

虽然上面默认了这种资源倾斜,但这毕竟不是长久之计。

现在,当他自己的量子计算项目需要庞大算力时,这个瓶颈立刻显现出来。

量子计算的竞爭是全球性的,窗口期极其短暂。

每一个小时的延迟,都可能意味著被竞爭对手抢占先机。

他深吸一口气,拿起手机,只能用手边的红色电话拨通了卫宏的专线。

“卫总,求您个事。”

卫宏心里咯瞪一下,大半晚上瞌睡都嚇醒了。

周宇这么说话,事情一定不小,他忙问道:“什么事?你说。”

“天河的算力,能多分配给小苔蘚一点吗?”

周宇说出这话都感觉不好意思,这就跟自家孩子是个大馋丫头一样。

“有急用?”

“有急用。”

卫宏没多问,他知道周宇不会骗他,让周宇先等一会儿后,立刻打电话去了天河项目组。

十分钟不到,小苔蘚就再次更新了计算时间。

【主人,现在只需要18个小时就能给到您结果了入(一)】

呼!

周宇一下就鬆了口气。

虽然不知道耽误了多少其他想要超算的项目,但是小苔蘚所用的算力,非常关键。

他现在,可以开始放心等待小苔蘚的结果了。

半个月后,周宇成功通过小苔蘚的辅助,搞定了含有马约拉纳费米子拓扑绝缘体碳材料的製备。

鬆了一口气的周宇目光不自觉地落在了电脑页面上,在一个打开的窗口里,有一张量子卫星模型照片,那是潘院士团队的杰作,也是龙国在量子通信领域的骄傲。

一个大胆而近乎疯狂的想法,在他的脑海中萌生。

“如果我们能在量子卫星上进行量子计算的关键实验呢?”

周宇喃喃自语,这个念头一旦產生,就如同野草般疯狂生长。

他想到了拓扑量子计算的非局域性和编织操作。

如果能在卫星上实现超远距离的量子纠缠,甚至进行简单的量子门操作,那將是对拓扑量子计算理论的终极验证,也是对未来分布式量子计算网络的初步探索。

周宇立刻拿起手机,拨通了潘院士的电话。

虽然时间已经很晚,但他知道潘院土常年泡在实验室,这点时间对他来说不算什么。

电话很快接通了,潘院士的声音带著一如既往的沉稳和几分高兴:“周教授啊?这么晚了,有什么事?”

“潘院土,很抱歉这么晚打扰您。”周宇语气急促,但带看无法抑制的兴奋,“我有一个—不成熟的想法,想向您请教。”

“哦?”潘院士的语调略微上扬,有些不相信,他可知道周宇的脑子有多灵活,当初做量子卫星实验,就是周宇提醒了他关键点,让他们的量子卫星早日升空了。

“能让你这么晚打电话过来的想法,肯定不寻常,你说说看。”

周宇深吸一口气,將自己的想法和盘托出:“潘院士,我想在我们的量子卫星上,进行一项关於拓扑量子比特编织操作的实验。”

“你在研究拓扑量子?”

“嗯,算是吧,我想的是,拓扑量子计算的核心优势就是其容错性,信息存储在非局域的拓扑结构中,通过编织操作实现量子门。”

“如果我们能在卫星上,成功地將远距离纠缠的量子比特进行编织,並观测到其量子態的变化,这將直接证明拓扑量子计算的理论可行性,並且能够验证马约拉纳费米子的非阿贝尔统计特性在极端环境下的稳定性。”

“这不仅仅是理论验证,这项实验如果成功,將为未来全球分布式量子计算网络的构建提供宝贵的经验!想像一下,如果我们將多个地面量子计算节点通过量子卫星连接起来,形成一个全球天地一体的量子超级计算机组网。”

潘院士嘴巴张了张,他发现周宇比他想法更疯狂。

“这—这需要对卫星进行改造,技术难度和风险都极高。”

“如果我们在卫星上成功验证了量子比特的远距离操控和编织,就等於我们迈出了分布式量子计算最关键的一步。”

“未来,我们可以想像,全球各地的量子计算中心,不再是孤立的个体,而是通过量子卫星网络连接起来,形成一个统一的、协同工作的量子超算平台。”

潘院士听到周宇这么说,突然想起了卫宏曾经跟他透露过的事。

上面投入了大量人才在量子计算领域,如果有保密序列中的人来向他请教,希望他能帮忙。

大量人才,这其中该不会包含周宇吧?

潘院士越想越觉得有可能。

像周宇这种举一反十的奇才,被投入到量子计算领域好像是件很合理的事。

只是不知道,周宇研究到了哪一步?

潘院士心里痒痒,他想抓著周宇问个明白,但在保密序列下,他无法直接问,沉默几秒后,想到了一个方案来帮周宇。

“周宇,太空实验可能短时间內做不成了,我们可以做量子卫星的地面实验。”

“地面实验?”周宇重复了一遍,他迅速思考著地面实验能带来哪些帮助。

潘院士看出周宇的疑惑,耐心解释道:“是的,直接在卫星上进行量子比特的编织和操控,其载荷的稳定性、超高精度的光路对准、以及极低温环境的维持,这些都是巨大的工程挑战,需要我们进行大量的前期验证和技术攻关,短则几年,长则十几年。”

他继续说道:“但我们不能因为太空实验的难度高,就停滯不前,量子卫星的地面实验,可以为我们未来的太空量子计算机,提供关键的数据和经验。”

“例如,我们可以尝试在地面站之间,通过模擬太空的远距离纠缠链路,来测试量子比特的非局域编织操作的保真度,这能直接验证拓扑量子计算最核心的非阿贝尔统计特性。”

“但我们的实验,不一定会顺利。”

周宇反应过来后,问道:“为什么这么说?”

“自从我们的量子卫星发射上去后,有些地区,就多了不少新型移动卫星干扰站。”

“这些干扰站,专门针对我们量子卫星的通信链路,它们不发射传统意义上的强电磁干扰信號,而是通过高精度的定向能量束,或者模擬量子噪声,试图破坏我们量子纠缠光子的相干性。”

“在某些关键的试验中,我们发现量子纠缠的分发效率和保真度出现了不明原因的骤降,经过分析,虽然还无法完全锁定,但我们高度怀疑是某些新型干扰站所为。”

潘院士的语气中带著明显的担忧。

“传统的电磁干扰,我们可以用扩频、跳频、抗干扰天线等方式去对抗,但针对量子態的干扰,无论是退相干攻击,还是光子数窃听,都更加隱蔽,也更难以防范,这就像是敌人已经摸到了我们量子通信的命门。”

“关键这些卫星干扰站十分隱蔽,我们很难找到在哪些地方。”

“找不到吗?”

“潘院士,我有办法,让它们自己出来—”

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