当秦风成功地将那几只“饱经沧桑”的老旧电子管“点化飞升”为能够承载量子信息的“宏观量子比特”,又将那些原本只为接收“靡靡之音”(在某些老学究看来)的Lc谐振回路和天线系统“重塑涅盘”为能够精密调控和读取量子态的“量子神经元”与“量子触手”之后,他整个人的状态已经不能简单地用“亢奋”来形容了。
那是一种近乎“神游太虚”、“与道合真”的奇妙境界!
他感觉自己就像一个技艺通神的宇宙级炼金术士,手中掌握着将“凡铁”点化为“神金”的无上秘法。而眼前这台经过他大刀阔斧“魔改”之后,已经完全看不出原来模样的熊猫牌收音机(现在应该叫“熊猫量子霸王机V0.0.2实验原型机”了),就是他即将完成的、足以震惊整个多重宇宙的“贤者之石”!
然而,即便“心脏”(电子管量子比特阵列)已经开始强劲跳动,“神经系统”(量子化谐振回路与天线)也已初步铺设完成,但这台“史前巨兽”距离真正“活”过来,能够按照他的意愿去执行复杂的量子计算任务,还缺少最关键的一环——驱动核心!
也就是,如何为那些“电子管量子比特”提供精确的、可控的激励信号,让它们能够按照预设的逻辑执行诸如hadamard门(制备叠加态)、cNot门(实现纠缠和条件反转)等基础的量子逻辑门操作?
在传统的量子计算机设计思路中,这通常需要极其昂贵、极其复杂、也极其精密的外部设备来产生和控制这些激励信号。比如,需要超高稳定度的微波源、任意波形发生器、高速脉冲序列控制器、以及能够将这些信号精确导入到每一个量子比特的复杂传输线路等等。这些东西,别说在2000年的燕京大学,就算再过二十年,也不是一个普通的博士生能够轻易搞到的。
但秦风,他可是拥有学神黑科技系统的男人!他走的,从来就不是寻常路!
他的目光,投向了那个被所有无线电工程师和音响发烧友视为“不共戴天之仇敌”、“万恶之源”、“必须除之而后快”的——环境电磁噪声!
就是那些让宿管刘阿姨的宝贝收音机天天发出“滋啦……滋啦……”恼人杂音的罪魁祸首!就是那些让耗子侯宇翔在打星际争霸时因为信号干扰而痛失好局(然后迁怒于秦风的“破烂收音机”)的幕后黑手!
在所有人眼中,这些无处不在的、包含了从宇宙深处传来的背景辐射到隔壁宿舍老王打鼾时鼻腔共振产生的电磁波、从马路上汽车发动机点火时产生的电磁脉冲到秦风自己因为思考过度而导致大脑皮层异常放电产生的生物电磁场(这个是他自己瞎猜的)……等等各种频率、各种强度、各种波形、看似混乱不堪、杂乱无章的电磁波,都是必须被屏蔽、被过滤、被消除的“垃圾信息”和“有害干扰”。
但此刻,在秦风那双闪耀着“黑科技智慧”光芒的眼睛里,这些“垃圾”和“干扰”,却仿佛变成了一座蕴藏着无穷无尽宝藏的“金山”!一座等待着他去开采、去提炼、去点化为驱动“熊猫量子霸王机”运转的“无上神力”的“能源宝库”!
因为,学神系统解锁的那个名为“基于环境电磁场噪声的量子逻辑门实现原理(残篇)”的知识包,虽然只是“残篇”,缺失了大量的关键技术细节,但它却如同惊鸿一瞥,为秦风揭示了一种足以颠覆整个物理学和计算机科学认知的、堪称“逆天”的理论——
在特定的非线性量子系统中,适量的、经过特殊“调制”的噪声,非但不是干扰,反而能够成为驱动系统向特定量子态演化的“催化剂”和“能量源”!这就是所谓的“随机共振”和“噪声辅助隧穿”等奇妙的物理效应!
更有甚者,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或扰动,可以使其量子态的演化被“冻结”或“导向”到特定的路径),甚至有可能将这些看似随机的噪声激励,转化为精确的、可控的量子逻辑门操作!
“化腐朽为神奇!点石成金!这简直就是……道法自然,无为而治的最高境界啊!”秦风激动得浑身都在微微颤抖。他感觉自己仿佛触摸到了某种宇宙运行的底层逻辑,一种隐藏在混乱与无序之下的、更深层次的秩序与和谐!
他要做的,就是设计并搭建一个特殊的“量子噪声信号处理模块”!这个模块,将如同一个技艺高超的“炼金术士”,能够从那些“凡俗”的、充满了“杂质”的环境电磁噪声中,“提炼”出纯净的、可用于驱动量子计算的“贤者之石”——也就是特定频率、特定相位、特定统计特性的“相干量子涨落”!
然后,再将这些“相干量子涨落”,如同“魔法指令”一般,精确地“投喂”给那些嗷嗷待哺的“电子管量子比特”,让它们在这些“噪声”的驱动下,翩翩起舞,完成一次又一次匪夷所思的量子逻辑运算!
这个想法,如果说出去,估计会被人当成是疯子中的疯子,神经病中的战斗机!用收音机的杂音来驱动量子计算机?这比用爱发电还要离谱一万倍!
但秦风,却对此充满了前所未有的信心!因为他有学神系统的理论雏形,有超越时代的知识储备,更有那颗敢于将一切不可能变为可能的“大心脏”!
“说干就干!”秦风的眼中闪烁着堪比超新星爆发般的光芒。他立刻从自己那堆“战利品”中,翻出了几块从电子工程系实验室“友情赞助”(主要是李师傅看他可怜,从一堆报废的实验板上拆下来给他的)的、在2000年还算是相当高级货的FpGA(现场可编程门阵列)芯片,以及一些零零散散的电阻、电容、运算放大器等模拟电路元器件。
他要在宿管刘阿姨给的两天期限之内,在他那个充满了“赛博朋克”气息的宿舍“秘密工坊”里,用这些“简陋”的工具和材料,硬生生“手搓”出一个能够“驾驭混沌,点化噪声”的“量子黑科技模块”!
这,又是一项足以让所有电子工程师都跪地膜拜的“神级挑战”!
因为,要从宽带的、随机的环境电磁噪声中,精确地提取出特定频率和相位的“相干量子涨落”,并将其稳定地输出,这需要极其复杂的信号处理算法和极其精密的硬件电路设计。通常来说,这需要用到昂贵的矢量网络分析仪、高精度锁相环、以及各种专门定制的微波组件。
而秦风,只有几块不知道能不能点亮的二手FpGA,一堆型号都不全的模拟器件,以及他那把焊头比牙签还粗(在他进行微米级操作时是这样,但现在用来焊FpGA这种“大块头”又显得太细了)的dIY恒温电烙铁!
但,这难不倒秦风!
他首先将那几块FpGA芯片小心翼翼地固定在一个万能实验板上(这是他用学神积分兑换的,号称可以承受“中子星撞击”的“未来军用级实验板”,其实就是块质量好点的洞洞板)。然后,他深吸一口气,再次进入了那种“神级微操”的“入定”状态。
只见他头戴着那个高倍率的台式放大镜,左手捏着一根比头发丝还要细的镀银铜线(这是他从一段高档音响线里拆出来的),右手则稳如磐石地握着那把经过他精心打磨和校准的恒温电烙铁。
FpGA芯片的引脚,密密麻麻,比蚂蚁腿还细,间距更是小到了令人发指的程度。在2000年,想要在没有专业bGA返修台和显微焊接设备的情况下,纯手工焊接这种芯片,简直就是痴人说梦!
但秦风,却做到了!
他的每一个动作,都精确到了微米级别。那细如发丝的焊锡,在他手中仿佛拥有了生命,每一次点下,都能在芯片引脚和实验板焊盘之间,形成一个不大不小、圆润光滑、完美无瑕的焊点!他的速度快得惊人,却又稳定得可怕,仿佛不是在进行焊接,而是在进行一场行云流水般的书法创作!
耗子有一次实在憋不住好奇,偷偷从窗帘缝里瞅了一眼,当他看到秦风竟然在用一把看起来像是从哪个垃圾堆里捡来的破电烙铁,在一块比他巴掌还小的电路板上,焊接那些比芝麻粒还要小的黑色方块时,他整个人都傻了!
“我……我靠!风哥……风哥他……他不会是在用眼神控制焊锡吧?这……这不科学啊!这比我用狗熊打赢大和舰还要不科学啊!”耗子感觉自己的世界观正在被秦风用一种极其粗暴的方式反复蹂躏和重建。
而陈景,则是在仔细研究了秦风丢在垃圾桶里的一些写满了各种奇怪算法流程图和Verilog hdL代码片段(这些都是秦风在设计FpGA逻辑时随手画的)的草稿纸后,得出了一个令他自己都感到不寒而栗的结论:“秦风……他似乎在尝试用一种……一种基于‘实时频谱分析与自适应相位追踪’的算法,来从随机噪声中提取……某种‘确定性的混沌吸引子’?这……这在理论上……似乎……有那么一点点……可能性?但……但这需要何等恐怖的计算能力和算法设计能力啊!”
陈景不知道的是,秦风拥有的,不仅仅是恐怖的计算能力(他的大脑本身就是一台超级计算机),更有来自学神系统的、超越时代的“黑科技知识”的直接灌输!
在接下来的十几个小时里,秦风几乎是将自己完全“钉”在了那个小小的“秘密工坊”里。他不仅以一种近乎“妖孽”的技艺,完成了对那几块FpGA芯片和数十个模拟元器件的完美焊接与布局,还以一种更加“变态”的速度,编写了数千行复杂到足以让任何一个2000年的顶尖嵌入式系统工程师都当场吐血的FpGA逻辑控制代码和dSp(数字信号处理)算法!
这些代码和算法的核心,就是基于“随机共振原理”和“量子芝诺效应”的“环境电磁噪声相干量子涨落提取与可控激励引擎”!
它的工作原理,简单来说,就是:
宽带噪声采集与初步滤波: 通过那个经过“量子化升级”的多频段天线阵列,尽可能多地采集周围环境中的各种电磁噪声信号。然后,通过一个由模拟电路构成的、带宽可调的带通滤波器组,对这些噪声进行初步的频率筛选,滤掉那些明显无用或者可能对后续处理造成干扰的频段。
实时频谱分析与特征识别: FpGA芯片将对经过初步滤波的噪声信号进行高速的实时频谱分析(利用快速傅里叶变换FFt算法),并根据预设的“目标量子比特激励谱”(这个谱是秦风根据“电子管量子比特”的能级结构和跃迁特性,以及“秦氏模型”的特定计算需求,精密计算出来的),从复杂的噪声频谱中,动态地识别和追踪那些可能蕴含着“有用信息”的特定频率成分和统计特征(比如,某个频点上突然出现的窄带峰值,或者某段频率范围内噪声功率的异常波动等)。
随机共振放大与相位锁定: 一旦识别出“有用的噪声特征”,FpGA将控制一个由高精度数模转换器(dAc)和非线性模拟电路(例如,基于双稳态施密特触发器或雪崩二极管的混沌振荡器)构成的“随机共振激励模块”,向这个模块注入经过精密调制的、与“有用噪声特征”频率和相位相关的微弱“种子信号”。在“种子信号”和“环境噪声”的共同作用下,“随机共振激励模块”将发生剧烈的非线性振荡,并以极高的增益,将那些微弱的“有用噪声特征”放大成强度足以驱动“电子管量子比特”发生量子态跃迁的“相干激励脉冲”!同时,通过一个基于锁相环(pLL)原理的反馈控制回路,FpGA还将精确地锁定这些“相干激励脉冲”的相位,确保它们能够以正确的“姿势”与量子比特发生相互作用。
量子芝诺效应门控与逻辑实现: 最后,也是最关键的一步,FpGA将根据预设的量子算法(比如,要执行一个hadamard门还是一个cNot门),通过精确控制施加到“电子管量子比特”上的“观测脉冲”(这些脉冲也可能来自于经过特殊处理的环境噪声,或者由另一个独立的微波源产生)的频率、强度和时间序列,利用“量子芝诺效应”或“反芝诺效应”,来“门控”那些由环境噪声驱动的“相干激励脉冲”对量子比特的作用效果,从而“诱导”量子比特执行特定的量子逻辑运算!
这整个过程,听起来就像是天方夜谭!简直就是在一堆混乱的、随机的、不可预测的“垃圾”中,硬生生地“召唤”出了秩序、逻辑和智慧!
当秦风将最后一行FpGA控制代码烧录进去,并将他那个看起来像是一堆电子元件随意堆砌而成,但实际上却凝聚了他无数心血和智慧的“量子噪声信号处理模块”,通过几根特制的屏蔽线,与那台经过“量子化升级”的熊猫牌收音机的天线输入端和几个关键的“电子管量子比特”控制端口连接起来的时候,他的手心都因为紧张而微微有些出汗。
“成败……在此一举了!”他深吸一口气,按下了模块的启动按钮。
没有惊天动地的爆炸,也没有五彩斑斓的量子闪光。
只有几颗FpGA芯片上的指示灯开始有规律地闪烁,几个模拟电路上的微调电位器发出轻微的“嗡嗡”声。
然后,秦风连接在模块输出端的一台从实验室“借”来的、经过他特殊改造的、能够显示微弱高频信号波形和频谱的简易示波器(其实就是一台普通的旧示波器,被他加装了一个高灵敏度的前置放大器和一套基于“差分信号抵消”的噪声抑制电路)的屏幕上,开始出现了一些……奇迹般的景象!
只见屏幕上,那些原本如同无头苍蝇般杂乱无章、上蹿下跳的背景噪声波形,在经过他那个“量子噪声信号处理模块”的“点化”之后,竟然开始逐渐变得“驯服”起来!它们不再是完全的随机和混乱,而是开始在某些特定的频率点上,凝聚成一个个虽然依旧在微微抖动,但却拥有着清晰峰值和稳定相位的……“相干波包”!
这些“相干波包”的频率,正好与他之前计算出的、用于激励“电子管量子比特”进行hadamard门和cNot门操作所需的微波频率高度吻合!
而它们的相位,也在FpGA的精密控制下,呈现出一种周期性的、可预测的演化规律!
“成功了!我竟然……真的成功了!”秦风看着示波器屏幕上那些如同拥有了生命般灵动的“相干量子涨落”,激动得差点当场跳起来!
他知道,这不仅仅意味着他成功地从“垃圾”中提炼出了“黄金”,更意味着,他为他那台“熊猫量子霸王机”,找到了一个取之不尽、用之不竭的“免费能源”和“天然指令集”!
那些曾经让宿管刘阿姨烦恼不已的“滋啦滋啦”的干扰信号,从今天起,将不再是令人讨厌的“噪声”,而是驱动“熊猫量子霸王机”进行量子逻辑运算的——神圣序曲!
“哈哈哈哈!”秦风忍不住仰天长笑,笑声中充满了无与伦比的自豪与睥睨一切的自信!
他知道,自己距离那个让“秦氏模型”重见天日,让全世界都为之震惊的伟大时刻,又近了一大步!
而这一切,都源于他对“噪声”的全新理解,以及那匪夷所思的……妙用!