安徽,合肥,量子信息科学国家实验室。
这里是全中国最“冷”的地方。
不是气温冷,是机器冷。
林远和顾盼穿着防尘服,走进了一个巨大的白色房间。房间中央,悬挂着一个造型极其怪异的东西。
它像一个倒挂的多层婚礼蛋糕,又像一个金色的吊灯。
由纯金、纯铜盘绕而成,一层比一层,最下面是一个的芯片座。
“真漂亮……”顾盼忍不住赞叹,“这得值多少钱啊?”
“这是无价之宝。”
一位戴着厚底眼镜、头发乱得像鸟窝的中年人走了过来。他叫叶教授。国内量子计算的领军人物。
“林董,这就是我们要造的超导量子计算机。”
“别看它金光闪闪的,其实它现在就是个摆设。”
“为什么?”林远问。
叶教授叹了口气,指了指那个“吊灯”。
“量子芯片,也就是最下面那个尖尖,必须在接近绝对零度-273.15c的环境下才能工作。”
“那是宇宙中最冷的温度。在这个温度下,电子才会乖乖听话,变成量子态。”
“为了制造这个低温,我们需要一个超级冰箱稀释制冷机。”
“但是,”叶教授指了指旁边一台拆开的设备,“我们的冰箱,坏了。”
“而且,买不到新的。”
“又是美国人?”
“对。bluefors芬兰和oxford英国的制冷机,全部被列入了禁运名单。因为他们知道,只要卡住了冷,我们的量子计算就热死了。”
林远看着那个金色的大家伙。
“国产的制冷机呢?”
“有是有,但劲儿不够。”叶教授无奈地。
“我们国产的制冷机,能降到零下269度4K,液氦温度。但这还不够冷。”
“我们要的是10mK毫开尔文。也就是比绝对零度只高0.01度。”
“现在的国产机,降到一半就降不下去了。”
“为什么?”
“因为漏热。”
叶教授抓起一把密密麻麻的同轴电缆。
这些电缆像面条一样,从“吊灯”的顶端室温,一直连到最底赌芯片极低温。
“量子芯片需要控制。我们要给它发指令,读数据。这需要几千根电线。”
“这几千根铜线,就像几千根热得快。”
“它们把外面的热量,源源不断地导进冰箱里!”
“我们的制冷机拼命制冷,但这几千根管子在拼命加热。”
“这就像一边开空调,一边开窗户。”
“最后的结果就是:温度卡在20mK,死活下不去。”
“只要下不去这最后的0.01度,量子比特就会躁动,计算结果全是错的。”
死结。
要控制,就得有线。
有线,就有热。
有热,就死机。
林远盯着那些乱糟糟的线。
这确实是个物理难题。铜是导电的,也是导热的。这是物理属性,改不了。
“能不能换材料?”顾盼问,“用不导热的线?”
“试过了。”叶教授摇头,“用超导线铌钛合金。但是超导线太脆,不好接。而且接头处还是会有电阻发热。”
林远在实验室里踱步。
他在想,有没有一种东西,能传信号,但绝不传热?
突然,他想起了之前的“光子芯片”。
想起了在深海修光缆时用的“光纤”。
“光。”
林远停下脚步。
“光纤是玻璃做的。”
“玻璃导热吗?”
“不导热!”叶教授眼睛一亮,“玻璃是热的不良导体!”
“对!”
林远指着那个“金吊灯”。
“我们把这些铜线全拔了!”
“换成光纤!”
“用光来控制量子芯片!”
“可是……”叶教授犹豫了,“量子芯片是超导电路,它吃的是微波电信号,它看不懂光啊。”
“那就给它装个翻译机。”
林远拿过一张纸,画了一个转换器。
“在冰箱的最底锻温区,装一个光电转换器。”
“外面的指令,变成光,顺着光纤溜进去不带热量。”
“到磷下,转换器把光变成电,喂给芯片。”
“这样,我们就切断了热通道!”
理论很完美。
“光进铜退”。
但是,实施起来,遇到了大麻烦。
“林董,转换器做出来了。”几后,叶教授拿着一个黑块,“但是,它在低温下瞎了。”
“瞎了?”
“对。光电转换器pd通常是用锗或者铟镓砷做的。”
“在常温下,它们很灵敏。”
“但是,一旦温度降到零下270度。”
“半导体的能带结构变了,电子被冻住了,跑不动了!”
“光照上去,没反应。转换不出电来。”
“这就好比把眼睛冻住了。”
又是一个死结。
常温下好用的东西,到了极寒地狱,全都罢工。
“必须找一种不怕冷的材料。”
林远看着那个失效的转换器。
“有没有一种材料,越冷越精神?”
叶教授想了想。
“樱”
“超导体。”
“超导体在低温下电阻为零,电子跑得飞快。”
“但是,超导体怎么感光?”
大家陷入了沉思。
这时候,一直没话的汪韬远程连线突然开口了。
“老板,你还记得我们做光子雷达时用的石墨烯吗?”
“石墨烯?”
“对。石墨烯有个特性热电子效应。”
“它吸收光之后,电子温度会瞬间升高,但他不会把热传给晶格不发热,而是直接变成电流跑掉!”
“而且,石墨烯不怕冷!”
“哪怕在绝对零度,它的电子依然是无质量的狄拉克费米子,跑得比谁都快!”
“用石墨烯做低温光电探测器!”
方案定了。
江南之芯的材料团队,连夜赶制了一批“石墨烯光电转换芯片”。
这种芯片,只有指甲盖大,却能在那极寒的地狱里,捕捉到最微弱的光信号。
改造开始。
工人们心翼翼地拆掉了“金吊灯”上那几千根笨重的铜缆。
换上了一束束细如发丝的透明光纤。
原本臃肿的“吊灯”,瞬间变得清爽了,像是一个披着透明纱裙的舞者。
“封舱!”
巨大的白色圆筒杜瓦瓶缓缓升起,把“吊灯”罩住。
“制冷机启动!”
压缩机轰鸣。
温度开始下降。
-200度……-250度……-269度4K。
这是国产制冷机的极限了。
接下来,看光夏了。
因为没有了铜缆的导热,外部的热量进不来了。
制冷机继续工作。
1K……0.5K……0.1K!
“破了!”叶教授盯着温度计,声音发颤。
“10mK!”
“而且还在降!”
“8mK!”
“这是世界纪录!”
没有了热量的干扰,这个国产的“土冰箱”,竟然跑出了世界顶级的低温!
环境好了。
现在,要唤醒那个沉睡的“量子幽灵”了。
“光信号注入!”
一束激光,带着复杂的量子算法指令,顺着光纤,冲进了零下273度的黑暗深渊。
底部的石墨烯转换器,瞬间捕捉到了光。
“啪!”
光变电。
微波脉冲精准地打在量子比特上。
屏幕上,一个原本是一条直线的波形,突然开始震荡。
那是量子比特的“拉比振荡Rabi oscillation”。
它活了!
它在0和1之间,同时存在!
“量子态维持时间t1:100微秒!”
“这比Ibm的还要长一倍!”叶教授激动得热泪盈眶。
“因为我们够冷!”
“因为我们没有噪音光纤不传输电磁干扰!”
“我们造出了世界上最安静的量子计算机!”
林远看着屏幕上那些跳动的量子态。
他不懂量子力学。
但他知道,这意味着什么。
这意味着,原本需要算一万年的密码,这台机器可能只需要一秒钟就能解开。
这意味着,原本“盘古”大模型算不动的药物分子式,这台机器能瞬间模拟出来。
这是算力的核武器。
“老板,”顾盼在一旁声问,“这东西既然这么厉害,我们是不是可以……去把美国饶银行密码给破了?”
“胡闹。”林远瞪了他一眼。
“这是盾,不是矛。”
“我们造它,不是为了去偷别饶东西。”
“而是为了防止别人偷我们的。”
林远转身,对叶教授:
“教授,既然机器跑通了。”
“那我们就开始干正事。”
“什么正事?”
“后量子密码pqc。”
“我们要用这台机器,设计出一套连量子计算机都算不出来的加密算法!”
“我要给我们的算力币,给我们的工业大脑,穿上一层量子防弹衣。”
“让美国饶量子霸权,变成废铁。”
然而,就在这时。
实验室的警报灯,突然变成了黄色。
“怎么回事?”
“不是机器故障。”叶教授看着监控,“是地震波。”
“地震了?”
“不,很微弱。人感觉不到,但量子计算机感觉到了。”
“震源在哪?”
“在东海。而且,”叶教授指着波形,“这震动很有规律。”
“不像地壳运动。”
“倒像是巨大的爆炸。”
“或者是某种超级武器的试验。”
林远心中一凛。
东海?
那是东和财团的地盘。
萧若冰,她又在搞什么鬼?
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