善的‘量子计算岛屿’,然后思考如何用质量不高的‘量子桥梁’(互联链路)把这些岛屿连接起来,让它们协同工作。
这种模式下,互联链路自然就成了瓶颈和脆弱点,纠错和控制的复杂度会随着岛屿数量增加而爆炸式增长。”
专家们若有所思,这正是他们当前模型的写照。
“那么,我们是否可以换一种思维范式?”
张诚在白板上画了一个新的图案,他画了一个不规则的、内部结构复杂的大图形,然后在这个大图形内部,画了一些相对密集连接的小区域,这些小区域之间也有连接,但不再是孤立的岛屿。
“我们是否可以将整个分布式量子处理器,视为一个统一的、但内部连接具有异构性(heteroneity)的‘宏观量子实体’?或者说,一个‘量子大脑’?”
“量子大脑?”
程院士眼中精光一闪。
“是的,”
张诚继续阐述,“在这个范式下,我们不再强调单个芯片的‘独立性’,而是承认整个系统内部不同区域的连接质量天然存在差异——芯片内部的连接是‘高带宽、低延迟’的神经束,而芯片之间的量子互联是‘较低带宽、较高延迟’的胼胝体。
我们需要展的,不是如何让‘岛屿’协同,而是如何为这个‘量子大脑’设计一套适应其内部连接异构性的、全局统一的‘神经编码’(纠错码)和‘信息处理协议’(控制与算法)。”
这个比喻让所有人为之一震!
将分布式量子计算机类比于大脑,其内部连接天然就是异构和分层的!
“具体来说,”
张诚开始勾勒他的初步思路,“在纠错方面,我们可能需要放弃追求全局统一的纠错码,转而设计一种层次化的、与硬件连接拓扑相匹配的嵌套纠错码(nestedde)或局部全局码(loca1-g1oba1de)。
在连接紧密的芯片内部,使用容错阈值高但需要较多物理比特的强码(如表面码);在芯片之间,则使用对链路噪声更鲁棒、或许编码率较低但更‘经济’的码型,专门负责保护跨芯片的量子信息传输和共享纠缠。
不同层级的码之间,通过巧妙的接口设计进行信息交换和协同解码。”
“在控制方面,”
他转向另一位专家,“我们需要建立一个基于时空petri网或某种进程演算(processca1cu1)的混合系统模型,来统一描述芯片内的量子门操作、芯片间的量子通信、以及经典控制信号的协调。
这个模型需要能够显式地刻画不同操作的时序、资源消耗以及它们之间的依赖关系,为全局的调度和优化提供数学基础。”
“至于网络拓扑,”
他看向架构设计师,“或许可以借鉴复杂网络和神经网络科学中的一些思想。
我们不需要一个固定的、全连接的拓扑。
我们可以设计一种‘小世界’或‘无标度’特性的动态连接网络,其中大部分操作在局部(芯片内或邻近芯片间)完成,只有关键的非局域操作才需要动用长程连接。
这需要与纠错码设计和控制策略紧密协同优化。”
张诚的阐述,并非给出了具体答案,而是指出了一个全新的、系统性的研究方向。
他将一个看似无解的工程难题,提升到了一个需要多学科深度融合的理论建构层面。
会议室里一片寂静,随即爆出热烈的讨论。
专家们被这个宏大的、跳出原有框架的新思路所震撼和激。
程济深院士看着白板上那个“量子大脑”
的草图,又看看眼前这个目光沉静、思维如天马行空般的少年,脸上露出了难以掩饰的赞赏与欣慰。
“好!
好一个‘量子大脑’的范式!”
程院士拍板,“张诚同志,欢迎你正式加入‘乾穹’理论组!
从今天起,你就是我们分布式纠错与协同控制理论方向的席理论架构师!
我们需要你尽快将这些思想具体化、数学化、模型化!”
【成功介入国家级重点项目“乾穹”
工程核心理论攻关……任务相关性判定中……判定通过,可作为系统终极挑战任务潜在载体……】
系统的提示音在脑海中响起,肯定了张诚的选择与方向。
张诚知道,一条充满挑战却也无
