另一方面,负责构建全局统一控制模型的团队,由控制论专家刘博士领衔,也举步维艰。
张诚建议的基于时空petri网或进程演算的模型,在理论上能够清晰描述并、异步和资源约束。
但一旦应用到拥有数十个芯片、每个芯片包含上百个量子比特、且操作涉及量子门、测量、经典反馈、量子通信等混合信号的“乾穹”
目标系统时,模型的复杂程度瞬间爆炸。
刘博士的办公桌上堆满了打印出来的状态空间分析图,上面用红蓝笔标记得密密麻麻。
他揉着太阳穴,对张诚抱怨:“张顾问,模型的状态空间太大了!
大到无法遍历,甚至无法有效简化。
我们尝试了抽象解释、尝试了对称性约简,但量子操作的不可克隆性和纠缠的非局域性,使得很多经典分布式系统的化简方法直接失效。”
他打开一个仿真软件,试图模拟一个仅包含两个芯片、每个芯片只有1o个量子比特的简化系统控制流。
软件运行了十几分钟,最终弹出了“内存溢出”
的错误提示。
“您看,就这么个小系统,状态空间已经膨胀到无法在常规工作站上处理。
我们根本无法对大规模系统的控制时序、死锁避免、资源竞争进行有效的形式化验证。”
刘博士的声音充满了挫败感,“没有可靠的模型,所谓的全局优化调度,就像在黑暗中盲射,打中哪里全靠运气。”
张诚意识到,他可能低估了量子系统与经典分布式系统在建模本质上的差异。
量子态的连续性和希尔伯特空间的巨大维度,与离散事件驱动的经典控制模型之间存在着一道鸿沟。
“刘博士,我们或许需要转换思路,”
张诚走到白板前,画了一个分层控制的框图,“完全精确的、细粒度的全局模型可能是不现实的。
我们能否建立一个‘分层-分级’的混合控制架构?在最底层,是各个芯片的本地控制器,它们负责执行高频、确定性的量子门操作和局部纠错,基于经过验证的、相对简单的本地模型。
在中间层,设立一个‘片区协调器’,负责管理几个相邻芯片之间的量子通信和协同纠错,这个层面的模型可以适当抽象,只关注关键的事件顺序和资源约束。
在最顶层,才是一个宏观的‘任务调度器’,它只负责接收计算任务,将其分解为子任务,并分配给下面的片区,而不关心底层的每一个量子态演化细节。”
“这样,我们将一个巨复杂的问题,分解成了多个层次上的、复杂度可控的子问题。”
张诚解释道,“虽然牺牲了全局最优性,但换来了可行性和鲁棒性。
我们需要重点研究的,是各层之间的接口协议和保证系统整体一致性的‘契约’。”
刘博士仔细听着,紧锁的眉头稍稍舒展:“分层控制…这确实是工程上常用的思路。
但如何为量子计算设计这样的分层协议,尤其是保证跨层的量子信息一致性,又是一个全新的课题…”
最后便是对所有科研项目工作人员体力与精力的极限考验:
理论探索的举步维艰,反映在团队成员的身心状态上,则是极度的疲惫和日益增长的压力。
项目进度表上的节点像达摩克利斯之剑悬在头顶。
程济深院士虽然给予了充分的信任和支持,不时前来打气,但他眼神中偶尔流露出的急切,也让团队成员感受到来自更高层面的期待。
有人开始长时间失眠,靠药物勉强维持精力。
有人因为长时间盯着屏幕,眼睛布满血丝,不得不在工作时戴上湿敷的眼罩。
实验室的角落常备着简易的行军床,供人轮流小憩,但往往躺下没多久,就被新的问题或者灵感惊醒。
张诚自己也同样如此。
他年轻的身体虽然拥有更强的恢复力,但大脑长时间处于高负荷的运转状态,也让他时常感到精神上的倦怠。
他不仅要攻坚自己负责的核心理论架构,还要不断听取各小组的进展汇报,解答疑问,协调不同专业方向之间的理解偏差和沟通障碍。
他常常在深夜独自一人留在会议室,对着写满复杂公式的白板沉思,指尖无意识地敲打着桌面,出单调而急促的声响。
然而,正是在这最艰难的时刻,团队内部那种属于科研工作者
