第440章 “收音机量子计算机”的疯狂蓝图!以真空管为量子比特?(2/2)
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特种材料应用: 在谐振回路中,巧妙地引入一些具有特异电磁响应的铁氧体材料或特种介电陶瓷(这些,他可以从材料系的实验室“借用”一些样品)。这些材料在特定的微波频率下,可以展现出极强的非线性效应或负折射率等奇异特性,能够被用来制造微型的“量子环行器”、“定向耦合器”甚至是“单光子级微波探测器”,从而实现对量子信号的精确路由、放大和读取。
天线系统的“量子化”: 收音机原有的拉杆天线,也将不再是简单地接收宏观的调幅调频广播信号。秦风将对其进行重新设计,使其能够高效地发射和接收用于操控“电子管量子比特”的特定频率的微波脉冲序列。它甚至可能被改造成一个微型的“相控阵天线”,能够精确地将控制信号聚焦到某一个或某几个特定的“电子管量子比特”上。
通过这些匪夷所思的“量子化升级”,收音机原有的谐振回路和天线系统,将不再是用来接收“哥哥妹妹情意长”的戏曲广播,而是变成了能够精密地向“电子管量子比特”注入量子信息(比如,通过特定的微波脉冲序列将其制备到某个初始叠加态),能够精确地调控它们之间的量子纠缠强度(比如,通过耦合谐振腔让两个或多个量子比特发生受控的相互作用),也能够精确地读取它们最终的量子态(比如,通过探测谐振腔频率的微小偏移来判断量子比特是处于“0”态还是“1”态)的关键部件!
这,就是“熊猫量子霸王机”的“神经系统”!用最古老的模拟电路原理,去驾驭最深奥的量子信息洪流!
第三步:驾驭“凡尘噪音”,成就“量子计算之驱动核心”!
如果说前面两步的改造,已经足以让任何一个了解现代物理学的人都感到匪夷所思,那么秦风蓝图中的第三步,也是最核心、最“黑科技”的一步,则简直可以说是“丧心病狂”、“逆天而行”!
他要做的,是将这台老旧收音机最大的“敌人”和“缺陷”——那无处不在的、让宿管刘阿姨烦不胜烦的“滋啦滋啦”的环境电磁噪声——变废为宝,化作驱动整个“熊猫量子霸王机”进行量子逻辑运算的“免费能源”和“天然指令集”!
根据“基于环境电磁场噪声的量子逻辑门实现原理(残篇)”中那些闪耀着颠覆性智慧光芒的理论片段,秦风构想了一个堪称“化腐朽为神奇”的方案:
量子噪声的“筛选”与“提纯”: 他将设计并搭建一个特殊的“量子噪声信号处理模块”。这个模块的核心,可能是一些经过特殊编程的FPGA芯片(他可以从电子系的实验室“借”几块),辅以一些简单的模拟电路和高精度滤波器。这个模块的功能,就像一个技艺高超的“淘金者”,能够从周围环境中那些包含了从宇宙背景辐射到手机信号、从马路上的汽车点火干扰到隔壁宿舍耗子打星际争霸时鼠标发出的电磁脉冲等各种频率、各种强度的、看似混乱不堪的“原始电磁噪声”中,“筛选”并“提取”出特定频率范围(例如,与“电子管量子比特”的能级跃迁频率相匹配的微波频段)、特定统计特性(例如,具有某种“色噪声”或“$1/f$噪声”特征)的“有用噪声”。
随机共振的“放大”与“驱动”: 那些被“筛选”和“提纯”出来的“有用噪声”,将被导入到一个基于“随机共振原理”的特殊放大器中。随机共振,是一种奇特的非线性物理现象,它指的是在某些非线性系统中,适量的噪声反而能够显着增强系统对微弱输入信号的响应能力,甚至能够从完全被噪声淹没的信号中“提取”出有用的信息。秦风要做的,就是利用这种效应,将那些微弱的“有用噪声”进行非线性放大,使其强度足以驱动“电子管量子比特”在其不同的量子能级之间发生跃迁,或者改变其量子态的相位。
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量子芝诺效应的“门控”与“逻辑实现”: 更令人拍案叫绝的是,秦风还打算利用“量子芝诺效应”(即对一个量子系统进行足够频繁的观测,可以使其量子态的演化被“冻结”或“导向”到特定的路径)来实现量子逻辑门的控制!他可以通过精确控制施加到“电子管量子比特”上的“观测”(例如,通过谐振腔探测其状态)的频率和强度,再结合输入的环境电磁噪声的特定统计模式,来“诱导”这些量子比特执行诸如Hadamard门(将量子比特制备到叠加态)、CNOT门(控制非门,实现量子比特之间的纠缠)等基础的量子逻辑门操作!
也就是说,秦风根本不需要像传统的量子计算机那样,去费尽心机地制造极其纯净的量子比特、极其精密的控制脉冲、以及极其完美的屏蔽环境来消除噪声的干扰!
他反其道而行之!他要拥抱噪声!驾驭噪声!让噪声为我所用!
他要让这台“熊猫量子霸王机”,成为一台真正意义上的“与环境共舞”、“在混沌中寻找秩序”、“从垃圾中提炼黄金”的——“噪声驱动型量子计算机”!
这,已经不仅仅是“黑科技”了,这简直就是“神科技”!是足以让爱因斯坦从棺材里爬出来,然后和玻尔手拉手一起高呼“上帝不仅掷骰子,祂还用骰子来驱动计算机”的程度!
一个无比疯狂而大胆的改造蓝图,就这样在秦风的脑海中逐渐清晰、完善、并最终定型!
他要利用这台老旧收音机内部原有的电子管作为“宏观量子比特”的物理载体(通过外加特殊调控场使其内部电子云在不同量子能级间跃迁来表征0和1);利用其谐振回路和天线系统来精密调控这些“电子管量子比特”之间的纠缠与退相干;再通过对特定频率的环境电磁噪声进行“量子抽运”和“逻辑门控”,来实现量子信息的输入、处理和输出!
这,简直就是要将一台播放咿咿呀呀戏曲的“古董”,一台在二手市场上可能只值几十块钱的“电子垃圾”,硬生生改造成一台能够进行复杂量子信息处理,其潜在运算能力足以秒杀当时地球上所有超级计算机加起来总和的……“史前巨兽”!
“呼……”当整个蓝图在脑海中构建完成的那一刻,秦风长长地吐出了一口浊气,感觉自己的整个灵魂都像是经历了一场酣畅淋漓的洗礼。
他的脸上,露出了一个充满了疲惫,却又带着一丝癫狂和无上自信的笑容。
他知道,这个蓝图,如果公之于众,绝对会被认为是痴人说梦,是天方夜谭,是精神病人的臆想。
但他也知道,凭借学神系统的指引,和他那颗超越时代的大脑,这个看似不可能完成的任务,在他的手中,将有极大的可能,变成现实!
“熊猫量子霸王机……”他伸出手,轻轻抚摸着那台静静躺在桌上的熊猫牌收音机,眼神中充满了前所未有的炽热与期待,“你的时代,即将来临!”
而他秦风的时代,也同样如此!