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第十四章 大量子（第1页）

泉子吓了一跳，他爬出冰坑，前后左右四下里张望，但冰雪皑皑的山顶上空无一人，长伴在这里的只有无尽的荒寂，只有呼啸的山风。泉子使劲甩甩脑袋，不甘心地继续搜寻，他想知道刚才的问候声究竟是自己的幻觉还是真的有人来到了这里。

“不用再找了，山顶上没有人，是我在同你说话。”奇怪的声音再次在泉子的脑中响起。

泉子继续东张西望，愈发变得紧张，他大声问道：“你是谁？你究竟在哪里？”

回答声即刻传来：“我是一个主核，你可以叫我大量子。我在你的脑子里。”

泉子大吃一惊，他下意识地用双手抱住自己的脑袋，上下来回摸索，以便确定它是否受伤，是否有血迹。

“你的头部并没有受伤，我是从你的鼻孔和耳孔爬进你的颅腔中的。”声音又说道。

泉子更加惊骇，不由自主地又用手抚摸自己的耳朵和鼻子，哆哆嗦嗦地问：“你到底是谁？你是山妖还是野鬼？我被你附体了吗？”这下他意识到声音的确不是从身旁传进自己耳中，而是直接在自己的脑子里响起的，就像是有个小人蹲在脑子里说话。

那声音稍显失望地轻叹了一下，然后又说道：“我刚刚告诉过你了，我是一个主核，我的名字是大量子。”

泉子紧接着问：“主核是什么？大量子又是啥？”

头脑里的声音没有即刻回答，它顿了一下，似乎在思考，然后才再次响起：“让你了解我的来历并不是件容易的事情呢，不过我会尽量以通俗易懂的方式为你讲解的，你能听懂多少算多少，实在不理解的地方也不必勉强去理解。”

尽管眼前并没有人，尽管这个自称是主核、名为大量子的东西在自己的脑袋里，泉子还是习惯性地点了点头，而他的这一动作也为大量子所知晓，它接着说：“要让你更好地理解我到底是谁，一切都要从计算机说起。”

泉子在网吧打过游戏，他自然知道计算机，不过大量子在他的头脑中所讲的计算机知识远远超出他的认知，其中的大部分内容他都闻所未闻。

计算机是人类历史上最了不起的发明之一，它以其远超出人脑的逻辑计算能力、信息处理能力和数据存储能力，极大地推动了人类文明的进步，让人类文明进入一个全新的阶段。如今，小至智能手机，大至巨型机，全都依托计算机服务于人类，让人类拥有更为方便快捷的生活，并拥有了探索更多未知领域的能力。不过，人类现有的计算机全都是以串行计算为基础的计算机，无论是普通的家用电脑还是顶级的巨型机，它们都是通过“0”和“1”的组合，也就是比特来表示信息的，2个比特可以组合出“00”“01”“10”“11”共4种信息，10个比特可以组合成1024种信息，计算机利用硬盘中的微小磁体的指向来表示具体的信息。串行计算机的最大的缺点是无论它的容量有多大，处理器有多强，它每次只能进行一次计算，比如说10个比特的1024个信息，它需要连续计算1024次才能完成。

尽管目前世界上最先进的巨型机“前沿”“富岳”“LUMI”的运算速度都已经非常快，能够完成火箭轨道的计算、核爆炸的模拟、行星际探测器的导航以及天气的预测和预警等工作，“前沿”的运算峰值性能甚至达到了1685。65PFlops，但如果要进行体量更为巨大、状态更为复杂的计算，比如说地球大气的建模、细胞的原子级别模拟、恒星际探测器的轨道计算、银河系的动态建模等，这些巨型机就显得力不从心了。与此同时，要进一步提升巨型机的浮点运算速度也显得越来越困难，毕竟现有的巨型机都是通过增加CPU的数量来提高运行能力和运算速度的，它们在本质上仍旧是串行的计算器，只不过靠数量和规模来取胜，凭借的仍旧是蛮力。目前的巨型机CPU数量众多，耗能惊人，需要大量的财力和人力来进行维护，可以说传统巨型机已经隐隐约约触到了上限，不可能再有太多的提升空间。根据测算，如果计算机按照摩尔定律继续增加CPU数量的话，到2040年全世界所有电能也无法支撑这台巨无霸巨型机的能量消耗。

要想让计算机实现质的提升，进入一个全新的层阶，唯一可行的就是让它实现真正意义上的并行计算，也就是一个CPU在同一时间内能够进行多次计算。量子计算机便是人类梦寐以求的能够进行并行计算的先进计算机。根据量子力学理论，电子、光子等微观粒子具有叠加态的特征，它们可以在同一时间内以波和粒子两种状态同时存在，也可以在同一时间内同时存在于AB两处。如果能够对电子和光子的这一特征加以运用，让它们代替传统计算机中的微小磁体成为计算机的最小单位，那就可以制造出不可思议的量子计算机来。同一个电子、同一个光子，既可以是“0”，又可以是“1”，这种处于叠加态的量子比特远比传统比特承载的信息量大，只需要10个量子比特就可以同时表示普通二进制的1024个信息，只需要20个量子比特就可以同时表示上百万个信息。除了叠加态外，电子、光子等微观粒子还具有纠缠态的特征。所谓纠缠态，就是两个有关联的微观粒子会产生神奇的量子纠缠现象，当一个微观粒子产生某种状态的改变，比如说左旋时，另一个微观粒子就会顺势产生与此相对应的状态改变，变为右旋。最为不可思议的是这种相对应的改变没有任何时间上的迟滞，它是超光速的，哪怕一个微观粒子在银河系的这一头，另一个与之相纠缠的微观粒子在银河系的另一头，改变也会瞬时发生，它们就仿佛具有心灵感应一般。

这种鬼魅般的纠缠态特征是真正让量子计算机大显神威的法宝，量子比特本就有叠加态，如果让它们再相互产生纠缠的话，其表达的信息容量和处理信息的能力将以指数增长。一个量子比特所携的信息和所处理的信息会即时与另一个量子比特分享，它们可以进行高效快捷的并行计算。量子比特间的相互纠缠并无数量限制，一个量子比特可以同时与多个量子比特产生相互纠缠，形成相互纠缠的网络。量子计算机内拥有的纠缠态中的量子比特越多，它拥有的信息存储能力和并行处理能力就越强大，每多增添一个纠缠态的量子比特，它的性能都会提升一个数量级。正因如此，量子计算机是信息处理技术上的质的飞跃，是前所未有的科技革命。以穷举法进行串行计算的传统计算机同进行并行计算的量子计算机相比起来，就如同煤油灯同电灯间的差距那么悬殊，它们的亮度有着云泥之别，它们的工作原理和工作机制也有着本质的区别。

人类对量子计算机的梦想由来已久，早在1982年物理学家费曼就提出了制造量子计算机的设想。然而时至今日量子计算机仍旧只是梦想，原因就在于制造它的难度极大，有几个关键性的技术难题始终难以突破，其中最为棘手的一个便是退相干问题。量子比特间的纠缠态并非固若金汤、一成不变，它们极易受到诸如噪声、震动、温度变化、电磁辐射、宇宙射线等因素的影响，从而导致彼此间的相干性逐渐降低，甚至完全丧失，再无纠缠，这种状况叫作退相干。一旦出现了退相干问题，量子计算机的性能和状态就会大受影响，它甚至会因此而无法工作停止运转。若想避免退相干问题的产生，人类就得制造一个能阻隔一切噪声和震动、能阻隔一切天线电波和宇宙辐射、能让温度不会出现丝毫波动的超高真空超低温设备，唯有在这样的严苛环境中，量子比特们的纠缠态才会保持稳定。除此之外，连接超高真空超低温设备和室温测控系统的低温同轴电缆的制造，衰减器、滤波器、放大器等低温组件的制造，让量子比特产生相干性的光纤激光器的制造，单光子探测器的制造等都是棘手的问题，鉴于这些实际困难，有科学家预言量子计算机同可控核聚变一样，恐怕还需要一个世纪才能变成现实。

宇宙太过浩瀚，足够浩瀚的空间就会产生足够的奇迹，未能在地球上诞生的量子计算机却在别的星球上诞生了。距离地球仅4。2光年的比邻星b是一颗石质类地行星，也是一颗处在宜居带内的行星，它的半径大约是地球的1。1倍，质量则为地球的1。3倍，它同样拥有浓密的大气层和液态海洋。

漫长的演化过程中，比邻星b上也孕育出了生命，并发展出了高等文明。

比邻星b文明比地球文明诞生得更早，演化得更充分，因而它也比地球文明更先进，在地球人类苦苦祈盼着可控核聚变和量子计算机诞生于世的时候，比邻星b上的智慧生命早就将它们变成了现实。拥有了这两项技术的比邻星b文明成功制造出了恒星际飞船，可控核聚变发动机可以为飞船提供强劲而源源不断的动力，而量子计算机则可以为飞船计算复杂的飞行轨道，设计最佳的飞行路线，让它根据沿途行星和恒星运行变化的情况实时调整速度和姿态，巧借引力弹弓效应，摆脱本星系的引力束缚，抵达另一个恒星系中。

比邻星b文明的首艘恒星际飞船被命名为“新世界”号，“新世界”号的核心部件正是一台功能强大的量子计算机，它不仅负责飞船的轨道计算，还掌控飞船的操作系统，辅助宇航员操控飞船的数十个大小发动机的启动及关闭，并且对飞船内的维生系统进行科学管理，对各个模块和部件进行实时监控，就算没有船员了，它也能将整艘飞船管理得井井有条，指挥它完成既定的飞行任务。正因如此，这台权高任重的量子计算机被视为飞船的主核，它被船员亲切地称为“大量子”。

同传统的串行计算机不同，大量子并不是那种方头方脑、中规中矩、有个金属外壳的机器，它没有相对固定的形状，而是以一种液态金属的模样示人。如果未经事先介绍，乍见到它的人会以为它是一小团刚刚冶炼出来的金属，毕竟它银光闪闪，而且还在慢慢地蠕动。大量子之所以以这种液态的形态存在，正是为了在最大限度上阻隔外界环境的影响，避免出现量子退相干，让量子比特保持稳定与安全。别看它其貌不扬，仅有巴掌大小，却是整个比邻星b上最为精密的东西和整艘“新世界”号上最为重要的部件。

茫茫银河系中，离比邻星b最近的恒星系便是太阳系，通过大型太空望远镜的观测和对摄动现象的捕捉，比邻星b文明知晓了太阳系共有8颗行星，其中的3颗位于宜居带内，而这3颗中个头稍大的那颗也拥有最佳的生存条件，最有可能孕育出生命。毫无疑问，“新世界”号首航的目标便是这颗拥有稠密大气层的宜居行星。大大小小数十台可控核聚变发动机能将它推至光速的10%，这意味着理论上讲它只需要42年就能够到达目的地。而功能强大的大量子一丝不苟地计算着各个天体的变量，为它设计最佳的轨道。

在核聚变发动机不知疲倦的推动下和大量子毫厘不爽的计算下，“新世界”号载着120名船员跨越迢迢星际，历时数十年，终于来到了另一个星系，另一个世界。

目标星球，那颗拥有大片蓝色海洋的宜居星球已经近在咫尺，飞船上的光学系统识别出了星球上的陆地轮廓，飞船接收系统也收到了来自这颗行星的大量无线电波，原来这里不仅是宇宙中的另一个生命天堂，而且还演化出了高等文明。此时的“新世界”号早已经摆脱了高速飞行，持续减速为常规飞行状态，如果不出意外的话，它再需几日就可在目标行星上降落。

然而就在胜利在望之际，船上的船员因为琐事发生内讧，他们分成两派，大打出手，直至动用了原本用来在目标行星上防身的武器。船长和大量子竭尽全力想阻止这场荒谬而无谓的争斗，然而，由于事出突然且事态升级迅猛，他们已经无能为力了。飞船内部的维生系统、推进系统、矫姿系统、自救系统等都出现严重的损毁，最终，这艘遭遇了无数星际尘埃撞击，经历了无数宇宙射线轰击，承受了无数劫难波折的恒星际钢铁巨兽，在目标行星也就是地球大气层外爆炸解体，化为碎片，只有保护主核的逃生舱逃过一劫，在最后关头冲入大气层，坠至一座积满冰雪的山顶上。

逃生舱没有动力系统，加上在进入大气层的过程中受损严重，它无法携带大量子离开峰顶，而大量子的爬行范围也极其有限，它只能先尝试着同船员们进行联系。接连数日的联络毫无结果，很显然“新世界”号中没有幸存者。“大量子”变成了孤家寡人，它无法离开山顶，只能静卧在残破的逃生舱中，同时光苦苦相搏。百无聊赖之中，它接收着来自空中的无线电波，通过解析和翻译其内容逐渐掌握了人类的多种语言，并对人类文明的社会形态、发展阶段等有了充分的了解。

山顶上荒无人烟，只有野山羊和雪豹偶尔路过，大量子从未见到过地球上的智慧生物，也就是人类，最终它被缓缓飘下的落雪所覆盖。大雪年年降下，雪最后变成了冰，几十载的时光下来，大量子被封存在了厚厚的冰层之中，没有人知晓它的存在，更没有人会伸出援手将它从冰层间刨挖出来。所幸的是，它可以从光线，哪怕是极其微弱的光线中汲取能量，从而保持工作状态。眼下，为了节省能量，它进入准休眠状态，只打开接收无线电波的接收系统和感知周围震动与光亮的预警系统。

大量子本以为自己会被永久封于冰雪中，但这天黄昏，它再次捕捉到了冰层上的震动，震动同它之前所感受到的完全不一样，它肯定不是出自名为野山羊的四足动物，也不是出自名为雪豹的掠食动物，根据节奏判断，它是由一种双足行走的动物造成的，另外，伴随双足交替落地的声音，还有金属物击中冰层的声音。能够凭双足行走并且能够使用金属工具来助力的生物毫无疑问正是地球上的统治生物——人类。

大量子激动起来，它瞬间进入了全激活状态，这么多年来，终于有人登上了冰封雪盖的山顶，它知道这是一个机会，而且不可错过，毕竟只有人类才能将它从冰层中释放出来，并且将它带到山下的文明世界中。

要想获得解放，首先就要吸引这名登山者的注意。根据从冰层上传来的阵阵震动判断，大量子猜他要在山顶上“安营扎寨”。天色全黑后，大量子时刻留意着两公里外的帐篷内的动静，夜半时分，察觉到登山者走出帐篷后，它抓紧时机发出亮光，并且以固定间隔明灭闪烁，果然将登山者吸引了过来。

成功将登山者吸引到跟前只是第一步，从这些年接收到的无线电波中，大量子知道绝大多数人类都对金银等贵金属情有独钟，会为了得到它们而不辞辛苦，不惜代价。大量子及时改变发光模式，并力所能及地进行相应的拟态，使自己在冰层之下隐约看上去就像是一大块金疙瘩。这一招果然行之有效，贪婪心起的登山者汗流浃背地挖凿了两天三夜后，终于将90%的冰层都凿开，此时覆盖在大量子身上的只有薄薄一层冰了。在登山者因为过度劳累而呼呼大睡之际，午后的太阳难得大发慈悲，用它那不算有力的光与热将这层薄冰消融了。像孙行者一样被封印了多年的大量子终于重见天日。

趁登山者因为劳顿和酒精酣睡不醒，大量子离开早就残破不堪的逃生舱，攀爬至他的身上，分成两绺，从鼻孔和耳孔里钻进他的大脑表面，而后汇聚成形，又伸出数个触角紧紧地附在上面。借助于那些临时变化出的灵敏而轻巧的触角，大量子能够获得登山者全部的实时视觉、听觉、触觉和嗅觉信息。当登山者从睡梦中醒来后，大量子开始了同他的首次交流，因为能够通过触角直接向登山者的听觉中枢传送信息，在登山者听来声音就像是直接在他的头脑中响起来一样。