第307章：叶华最“失败”的一次演讲
当在场的学生们知道他要讲的主题是跟量子力学有关的时候，顿时一大片的文科生未听先懵一会儿，因为他们知道只要涉及道量子力学，绝对是劝退系列，太难懂了。
文科生们对量子力学最熟悉的，也许就是那只既是死猫也是活猫的“薛定谔的猫”了吧。然后，懵逼了一会儿，还能同时存在两种状态，既是死的也是活的？
这场演讲也是在校内论坛直播，调皮的评论已经开始“打扰了”。
倒是在场的理工男们，兴致使然，尤其是专精计算机学科的学生们，都稳如老狗，表示毫无压力。
舞台上，叶华侃侃而道：
“……我们现在做研究，是应用在计算机上的超导技术，叫做约瑟夫森结，从名字就看得出来，约瑟夫森就是开拓者了。很神奇，本身超导就很神奇，我尽量讲的通俗易懂一点，那什么是超导呢？大家应该都知道，简单说就是没有电阻，超导现象在一百多年前就被人类发现了，那肯定是量子效应，微观层面的，因为宏观不会出现这种现象。”
“超导的CBS微观理论……为了照顾其他非专业的同学们，咱们就不去深入探究这个CBS是什么，它说的是超导现象的形成是金属当中某两个电子可以形成，这两个电子彼此自旋和动量相反。可以在晶格中无损耗移动，所以才有了超导电流，在此基础上人们开始进行更深一步的研究，当然我们也有科研团队在深入研究。”
“有人就发现，在某些特殊的情况下，超导体即使没有电压也可以通过电流，这不难理解，因为没有电阻嘛，但具体是怎么形成的？”
“两个超导体中间用一个很薄的材料连起来，而这个材料可以是绝缘体，也可以是正常的导体，还可以是削弱过的超导体，比如中间某一段给它弄细一点，这三种情况下只要电流通过超导了，之后就不用再继续施加电压了，电流就不断的流过这个设备，这就是所谓的约瑟夫森结。”
“可能有大家会疑问了，绝缘了怎么还能继续导电呢？哎！它还就是了，量子世界就是这么神奇，在业内的术语，这就叫量子的隧穿效应，也叫量子的隧道效应。”
“对于一个量子而言，即使它前面是坚硬致密的墙，也能在极高概率上传过去，这才是对没有密不透风的墙的最佳诠释，就是量子隧穿。”
“这个效应很重要，如果没有量子隧穿效应，地球上很可能就不会具备诞生生命的条件，因为太阳就不会那么热，太阳内部的辐射就是通过量子隧穿效应达到外部的。”
“值得一提的是再次做出卓绝贡献的科学家约瑟夫森，他晚年比较奇怪，也不晚，中年吧大概，他自从看到了贝尔不等式之后，就觉得量子纠缠这种‘鬼魅般的超距作用’太神奇了，着了迷一般无法自拔，自那以后他就开始去研究心灵感应、意念控制这些神奇玩意。”
“在当时的物理学家们都觉得这个聪明的脑袋已经被物理学给毁了，着实可惜。”
“当传统的芯片精度已经做到了极致，摩尔定律已经失效了，半导体产业陷入了停滞，人们坚信下一个突破就是量子芯片、量子计算机了。”
“那么关于量子计算机，这个就说来话长了，涉及的专业知识也非常的多，这里我就简单的说一说迪文森这个学者为量子计算机定下的标准，也就是所谓的迪文森标准，说实现量子计算机必须要同时具备五条标准，哪五条？”
“第一条：具有可以良好表征的量子比特并且可拓展。”
“可拓展就是可以集成，集成电路我们当然都熟悉，而良好表征用计算机术语来说，就是每个量子比特必须能够单独寻址，这很重要。”
“第二条：必须要有一种方法能够在计算之前将所有的量子比特设置为0。”
“也就是初始化，这事情说起来简单，做起来非常不容易。现在的技术基本上都是对每个量子比特单独操作，因为少嘛，但问题是多了之后呢？你怎么去一键初始化？目前还没有办法，问题找到了，那解决问题就是我们科研部门攻克的主题。”
“第三条：要有一套通用的量子逻辑门。”
“什么意思？我们知道在经典计算机中是用晶体管的状态来表示1或0的，这个状态具体怎么实现？就是电平的高和低，然后通过一系列的逻辑门进行运算，逻辑门也就是晶体管，通过特殊的布置就能实现逻辑运算。”
“打个比方，如果两个高电平打过来，它代表两个1，然后通过一个与门，最后输出一个高电平，代表1，那整体的过程就是真（1）与真（1）=真（1）。”
“计算机为什么会产生热量呢？因为我原来两个比特的两个信息1，通过与门之后变成了1个比特的信息了，而丢掉了1个比特，所以产生了热量。”
“注意，产生热量和丢失信息有关，而且是直接原因，和这个过程中与是否可逆是没有必然联系的，什么意思？”
“就比如说刚刚的例子，那么现在有一道题，或有两个电平打过来了，但是不知道高低，通过一个与门之后，输出了一个1，那请问两个输入的信息是什么？”
“通过与门输出1，就只能是输入两个1啊，所以这个过程你能轻松推出答案，因此它是可逆的。”
“但为什么又说与门还是不可逆门呢？”
“改一下就行了，比如说两个输入打过来了，通过与门输出的结果是0，那输入是什么？它可能都是0，可能上面是1下面是0，也可能上面是0下面是1，所以就会发现，确定不了那就无法明确一对一映射回输入了，这就情况就是不可逆。”
“但是‘非门’就不一样，你只要告诉我输出，不管是什么，我都知道输入是和输出相反的，所以与门是不可逆门，非门是可逆门。”
“那可逆门有什么特点？就是你输入多少我就输出多少，没有丢失信息，所以在计算机的过程中不会产生热量。”
“可能有同学就要质疑了，说非门怎么可能不产生热量？通电流怎么可能不产生热量呢？难不成我上的是假的物理课？”
场下一大波文科生在懵逼中顺带一起哄笑，不少人一脸不明觉厉，而一部分妹纸根本就不在乎听不听得懂，反正是过来看心中那个偶像的说。
“当然大家学的物理都没错，但是要注意，我这里说的是在计算的过程中不因丢失信息而产生热量，而丢失信息所产生的热量是CPU产生热量的最主要来源。所以我们发现只要一用电脑，产生大量信息传输时CPU就会越来越热，就是这个原因。”
非专业的学生，大部分文科生顿时一脸恍然，电脑大家可都在用，再熟悉不过的电产品了，知道电脑的CPU会发热已经是一种常识，但为什么会发热，原因在那里却很多人不知道，叶华这么一说现在知道了。
“那能不能把经典计算机中的不可逆门变成可逆门呢？还真有人在理论上给出了几种方案，你比如说一种是把逻辑门的输入和输出都改成三个，再比如一种逻辑运算叫异或运算，与之对应的就是异或门，二进制的加法就是通过它来完成的。”
“异或门和与门可以组成半加器，异或门的可逆版本就叫受控非门，在量子算法中很重要的一个量子逻辑门就是双量子比特的受控非门，但是要注意一点，这里是通过量子纠缠来实现了，而不是通过传统电路来实现。”
“那量子计算机都是量子了，而不是晶体管了，所以没有电路。”
“第四条：要有一种有效解决退相干问题的办法。”
“也就是量子编码原理。”
“最后一条：必须要能通过测量量子比特得到想要的信息答案。”
“这就隐藏了一个所谓效率问题了，著名的量子秀尔算法可以做到在测量上想要的结果相干相长，不想要的结果相干相消。但过程是需要通过反复测量才能得到，换句话说你测量的次数越多，结果就越准确，但理论上无法给出100%的正确答案，只能无限接近，所以有没有更好的办法通过计算之后的量子比特得出答案呢？”
“这是我们的团队正在主攻的研究方向，也是全世界业内的研究机构或团队都在试图揭开的一大谜底。”
“到目前为止，世界上还没有任何一台机器能够同时完美的满足以上五条标准，所以量子计算机的研究任重而道远。”
舞台上，临近尾声，叶华看向全场不由得自侃笑道：“好吧，我觉得今天这场演讲是我有讲以来最失败的一次，因为下面一大片人都听得昏昏欲睡。”
顿时，全场迎来一阵哄笑声，理工科的学生表示听的毫无压力，旁边要是有文科生，莫名的感到得意，就膨胀一下。
台上的叶华继续说道：“不管怎么说，我更愿意把自己标榜为一名科技工作者并以此为荣，今天这场演讲算是一场通俗易懂的科普演讲吧，其实我觉得科技工作者或者科学家们除了埋头搞研究，为广大民众科普是我们这个群体的义务。”
“我们国家就是科普工作做的还不够好，我看到网上一些关于科学的文章，拉到评论区的时候看到的留言都是懵逼的点进进来，然后懵逼的走了。”
又是引来一阵哄笑声，叶华说道：“这就导致一个很不好的现象，科学就给民众的感觉跟他们毫无关系，好遥远，神秘，所以才有这么多懵逼来懵逼走的评论留言。”
“我觉得这对培养广大群众的科学兴趣与爱好是很不利的。其实科学很简单，科学也很有趣，很奇妙，只有你去了解它，才会发现它的美，它不神秘，因为你没去了解当然神秘了，了解之后其实就是那么一回事，科学就是一个求真的过程。”
“总的来说，这是做了一场科普式的演讲，说了说当下世界最前沿热门的超导技术、量子计算机这些，由于时间关系只能聊到这儿了。”
“超导技术是量子计算机的众多技术中的一大热门技术之一，量子计算机的研究任重道远，但如果按照以往的历史规律来看，到了今天这个时间节点也该差不多出现一个冯诺依曼、狄拉克这样的科学界天才大神，给所有人打开一扇门，非常期待这位天才的诞生，也许就是在座的各位同学中的某一个，谁知道呢？要知道我们复大可是出了很多量子领域的高材生啊，比如张首晟先生。”
“但我想该出现这么一位新的大神级人物了，我们拭目以待。”
……
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文科生们对量子力学最熟悉的，也许就是那只既是死猫也是活猫的“薛定谔的猫”了吧。然后，懵逼了一会儿，还能同时存在两种状态，既是死的也是活的？
这场演讲也是在校内论坛直播，调皮的评论已经开始“打扰了”。
倒是在场的理工男们，兴致使然，尤其是专精计算机学科的学生们，都稳如老狗，表示毫无压力。
舞台上，叶华侃侃而道：
“……我们现在做研究，是应用在计算机上的超导技术，叫做约瑟夫森结，从名字就看得出来，约瑟夫森就是开拓者了。很神奇，本身超导就很神奇，我尽量讲的通俗易懂一点，那什么是超导呢？大家应该都知道，简单说就是没有电阻，超导现象在一百多年前就被人类发现了，那肯定是量子效应，微观层面的，因为宏观不会出现这种现象。”
“超导的CBS微观理论……为了照顾其他非专业的同学们，咱们就不去深入探究这个CBS是什么，它说的是超导现象的形成是金属当中某两个电子可以形成，这两个电子彼此自旋和动量相反。可以在晶格中无损耗移动，所以才有了超导电流，在此基础上人们开始进行更深一步的研究，当然我们也有科研团队在深入研究。”
“有人就发现，在某些特殊的情况下，超导体即使没有电压也可以通过电流，这不难理解，因为没有电阻嘛，但具体是怎么形成的？”
“两个超导体中间用一个很薄的材料连起来，而这个材料可以是绝缘体，也可以是正常的导体，还可以是削弱过的超导体，比如中间某一段给它弄细一点，这三种情况下只要电流通过超导了，之后就不用再继续施加电压了，电流就不断的流过这个设备，这就是所谓的约瑟夫森结。”
“可能有大家会疑问了，绝缘了怎么还能继续导电呢？哎！它还就是了，量子世界就是这么神奇，在业内的术语，这就叫量子的隧穿效应，也叫量子的隧道效应。”
“对于一个量子而言，即使它前面是坚硬致密的墙，也能在极高概率上传过去，这才是对没有密不透风的墙的最佳诠释，就是量子隧穿。”
“这个效应很重要，如果没有量子隧穿效应，地球上很可能就不会具备诞生生命的条件，因为太阳就不会那么热，太阳内部的辐射就是通过量子隧穿效应达到外部的。”
“值得一提的是再次做出卓绝贡献的科学家约瑟夫森，他晚年比较奇怪，也不晚，中年吧大概，他自从看到了贝尔不等式之后，就觉得量子纠缠这种‘鬼魅般的超距作用’太神奇了，着了迷一般无法自拔，自那以后他就开始去研究心灵感应、意念控制这些神奇玩意。”
“在当时的物理学家们都觉得这个聪明的脑袋已经被物理学给毁了，着实可惜。”
“当传统的芯片精度已经做到了极致，摩尔定律已经失效了，半导体产业陷入了停滞，人们坚信下一个突破就是量子芯片、量子计算机了。”
“那么关于量子计算机，这个就说来话长了，涉及的专业知识也非常的多，这里我就简单的说一说迪文森这个学者为量子计算机定下的标准，也就是所谓的迪文森标准，说实现量子计算机必须要同时具备五条标准，哪五条？”
“第一条：具有可以良好表征的量子比特并且可拓展。”
“可拓展就是可以集成，集成电路我们当然都熟悉，而良好表征用计算机术语来说，就是每个量子比特必须能够单独寻址，这很重要。”
“第二条：必须要有一种方法能够在计算之前将所有的量子比特设置为0。”
“也就是初始化，这事情说起来简单，做起来非常不容易。现在的技术基本上都是对每个量子比特单独操作，因为少嘛，但问题是多了之后呢？你怎么去一键初始化？目前还没有办法，问题找到了，那解决问题就是我们科研部门攻克的主题。”
“第三条：要有一套通用的量子逻辑门。”
“什么意思？我们知道在经典计算机中是用晶体管的状态来表示1或0的，这个状态具体怎么实现？就是电平的高和低，然后通过一系列的逻辑门进行运算，逻辑门也就是晶体管，通过特殊的布置就能实现逻辑运算。”
“打个比方，如果两个高电平打过来，它代表两个1，然后通过一个与门，最后输出一个高电平，代表1，那整体的过程就是真（1）与真（1）=真（1）。”
“计算机为什么会产生热量呢？因为我原来两个比特的两个信息1，通过与门之后变成了1个比特的信息了，而丢掉了1个比特，所以产生了热量。”
“注意，产生热量和丢失信息有关，而且是直接原因，和这个过程中与是否可逆是没有必然联系的，什么意思？”
“就比如说刚刚的例子，那么现在有一道题，或有两个电平打过来了，但是不知道高低，通过一个与门之后，输出了一个1，那请问两个输入的信息是什么？”
“通过与门输出1，就只能是输入两个1啊，所以这个过程你能轻松推出答案，因此它是可逆的。”
“但为什么又说与门还是不可逆门呢？”
“改一下就行了，比如说两个输入打过来了，通过与门输出的结果是0，那输入是什么？它可能都是0，可能上面是1下面是0，也可能上面是0下面是1，所以就会发现，确定不了那就无法明确一对一映射回输入了，这就情况就是不可逆。”
“但是‘非门’就不一样，你只要告诉我输出，不管是什么，我都知道输入是和输出相反的，所以与门是不可逆门，非门是可逆门。”
“那可逆门有什么特点？就是你输入多少我就输出多少，没有丢失信息，所以在计算机的过程中不会产生热量。”
“可能有同学就要质疑了，说非门怎么可能不产生热量？通电流怎么可能不产生热量呢？难不成我上的是假的物理课？”
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“当然大家学的物理都没错，但是要注意，我这里说的是在计算的过程中不因丢失信息而产生热量，而丢失信息所产生的热量是CPU产生热量的最主要来源。所以我们发现只要一用电脑，产生大量信息传输时CPU就会越来越热，就是这个原因。”
非专业的学生，大部分文科生顿时一脸恍然，电脑大家可都在用，再熟悉不过的电产品了，知道电脑的CPU会发热已经是一种常识，但为什么会发热，原因在那里却很多人不知道，叶华这么一说现在知道了。
“那能不能把经典计算机中的不可逆门变成可逆门呢？还真有人在理论上给出了几种方案，你比如说一种是把逻辑门的输入和输出都改成三个，再比如一种逻辑运算叫异或运算，与之对应的就是异或门，二进制的加法就是通过它来完成的。”
“异或门和与门可以组成半加器，异或门的可逆版本就叫受控非门，在量子算法中很重要的一个量子逻辑门就是双量子比特的受控非门，但是要注意一点，这里是通过量子纠缠来实现了，而不是通过传统电路来实现。”
“那量子计算机都是量子了，而不是晶体管了，所以没有电路。”
“第四条：要有一种有效解决退相干问题的办法。”
“也就是量子编码原理。”
“最后一条：必须要能通过测量量子比特得到想要的信息答案。”
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“这是我们的团队正在主攻的研究方向，也是全世界业内的研究机构或团队都在试图揭开的一大谜底。”
“到目前为止，世界上还没有任何一台机器能够同时完美的满足以上五条标准，所以量子计算机的研究任重而道远。”
舞台上，临近尾声，叶华看向全场不由得自侃笑道：“好吧，我觉得今天这场演讲是我有讲以来最失败的一次，因为下面一大片人都听得昏昏欲睡。”
顿时，全场迎来一阵哄笑声，理工科的学生表示听的毫无压力，旁边要是有文科生，莫名的感到得意，就膨胀一下。
台上的叶华继续说道：“不管怎么说，我更愿意把自己标榜为一名科技工作者并以此为荣，今天这场演讲算是一场通俗易懂的科普演讲吧，其实我觉得科技工作者或者科学家们除了埋头搞研究，为广大民众科普是我们这个群体的义务。”
“我们国家就是科普工作做的还不够好，我看到网上一些关于科学的文章，拉到评论区的时候看到的留言都是懵逼的点进进来，然后懵逼的走了。”
又是引来一阵哄笑声，叶华说道：“这就导致一个很不好的现象，科学就给民众的感觉跟他们毫无关系，好遥远，神秘，所以才有这么多懵逼来懵逼走的评论留言。”
“我觉得这对培养广大群众的科学兴趣与爱好是很不利的。其实科学很简单，科学也很有趣，很奇妙，只有你去了解它，才会发现它的美，它不神秘，因为你没去了解当然神秘了，了解之后其实就是那么一回事，科学就是一个求真的过程。”
“总的来说，这是做了一场科普式的演讲，说了说当下世界最前沿热门的超导技术、量子计算机这些，由于时间关系只能聊到这儿了。”
“超导技术是量子计算机的众多技术中的一大热门技术之一，量子计算机的研究任重道远，但如果按照以往的历史规律来看，到了今天这个时间节点也该差不多出现一个冯诺依曼、狄拉克这样的科学界天才大神，给所有人打开一扇门，非常期待这位天才的诞生，也许就是在座的各位同学中的某一个，谁知道呢？要知道我们复大可是出了很多量子领域的高材生啊，比如张首晟先生。”
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