東海物理晨間劇場：早安科學新聞 其之10
Google 最近在量子計算有了新突破，其新型量子晶片「Willow」，透過新的量子錯誤更正技術，證明了量子電腦可以在運算規模擴大的同時保持更低的錯誤率，是未來大規模量子運算的關鍵。在 Willow 的首度展示中，研究人員證明它能在大約 5 分鐘內完成一項需要全球最大超級電腦耗時約 10^25 年的任務（只是通常這種任務都沒有什麼實際用途就是了）。
量子電腦使用的「量子位元」（qubits）可以是 0 和 1 的「疊加態」特性，讓它能在短時間內處理極大量的資料，比傳統超級電腦快上好幾個數量級。但是這麼讚的東西，喊了這麼多年，為什麼到現在還沒看到實用化？
因為量子電腦有個致命弱點：會出錯。算得再快答案是錯的那就沒啥●用了。這是因為量子位元很「玻璃心」，容易受外界干擾無法穩定，而導致計算錯誤。為了解決這個問題，科學家發展出「量子除錯」技術，將一個「邏輯量子位元」的訊息分散到多個「物理量子位元」（一般我們說的「幾位元」指的是這個）上，形成穩定的資訊保護結構。這有點像是RAID磁碟陣列在備份資料的原理一樣，會犧牲一些儲存空間來做資料比對與除錯。更簡單的，是我們的郵局銀行帳號，最後一個數字也是用來確保在提款機上按帳號不小心按錯時的檢查與防呆裝置。
Google 的新晶片 Willow，擁有 105 個（物理）量子位元。研究人員利用一種名為「表面碼」（surface code）的量子錯誤更正技術，讓量子位元共同合作保護訊息，即使部分位元出現錯誤，其餘位元仍能檢查並修正這些錯誤。
測試結果發現，使用「距離-7表面碼」技術時，錯誤率為0.143%，經過更正後，邏輯量子位元的壽命是物理量子位元的2.4倍。表面碼的距離越長（可以想成用越多的物理量子位元來保護邏輯量子位元），量子位元的錯誤率越低，當距離達29時，錯誤率可低至百億分之一。
只是低錯誤率背後的代價，就是你需要更多的物理量子位元來進行同樣的運算，系統變更大，製作難度跟成本當然也就提高了。
不過不管怎麼說，總算為困擾已久的錯誤率問題，找到了一個突破口，可算是量子計算的一個里程碑。
這個研究，發表於 2024/12/09 的「Nature」。
超中二物理宅雜記
話都給我說就好 其之484
圖：Google 的量子電腦。（來源：Google Quantum AI）
Google量子晶片「垂柳」，打開了平行宇宙？
前天Google公布，他們研發的量子運算晶片「Willow」，居然能在短短五分鐘內，解決世上最快的超級電腦也要 10^25 年才能解決的難題。10^25（10的25次方）寫成數字，就是 10,000,000,000,000,000,000,000,000年，這比宇宙存在的時間還要長很多很多，感覺非常夢幻，但看着這科技新聞，又覺得無比真實。
如果傳統電腦（包括上文提到的超級電腦）是勤奮的學生，那量子電腦就是一個思維跳脫的天才。傳統電腦中，位元（bits）是資訊的基本單位，每個位元就像一個開關，要麼是關閉（0），要麼是打開（1）。量子電腦則不同，它使用量子位元（qubits）作基本單位，能夠同時是 0 和 1，你可想像把一枚硬幣丟到空中，它旋轉的時候，可以被看作同時是「公」和「字」，這種奇妙狀態叫疊加（superposition）。
量子電腦還利用一種叫做量子糾纏（quantum entanglement）的現象，使量子位元相互連結。這意味着，如果你改變一個量子位元的狀態，另一個與它糾纏的量子位元不管相隔多遠，就算遠在銀河系另一端，也會立即改變。這種特性使量子電腦在處理資訊時更加高效。
現在不妨舉一簡單例子，讓大家明白量子電腦有多厲害。若想找出 20 位元組合（都是0或1）的其中一組數字，傳統電腦最多需要嘗試約百萬次運算步驟（2的20次方等於1,048,576），量子電腦呢，則只需大約1,000 次運算，當然快得多了。那麼Google這次利用「Willow」在5分鐘內解決的世紀難題是什麼呢？
那是針對量子電腦而設的「隨機電路採樣」（random circuit sampling，RCS）基準測試，涉及由多個量子位元和量子閘組成的電路，它會根據量子位元狀態生成一些結果，而隨着量子位元數和電路深度增加，生成和分析這些結果所需的計算資源也會急增。RCS就是用來驗證，量子電腦能否在這些計算任務上超越傳統電腦？「Willow」證實了：它運算5分鐘已等同傳統電腦的10^25年。電腦和電腦的距離，比人和豬相距更遠。
這個結果固然驚人，但在Google官方宣布中（標題為「Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip」），Google Quantum AI團隊創辦人Hartmut Neven寫了一段更耐人尋味的話。Neven說，Willow在基準測試的驚世表現，「令人更相信量子計算是在許多平行宇宙中發生的，這與多伊奇最早預言的『我們活在多重宇宙中』的概念相符（It lends credence to the notion that quantum computation occurs in many parallel universes, in line with the idea that we live in a multiverse, a prediction first made by David Deutsch）。」
這段輕描淡寫的話，細思極奇，那是否意味着Willow已打開平行宇宙之門呢？先來談談Neven提及的多伊奇（David Deutsch）是何許人，以及他預言了什麼。多伊奇不是科幻小說作家，而是物理學家、牛津大學教授，也是量子計算領域的開創者。他在《真實世界的脈絡：平行宇宙及其寓意》（The Fabric of Reality: The Science of Parallel Universes—and Its Implications）一書中，解釋了量子計算如何證明平行宇宙的存在。他的理論核心非常簡單，卻又震撼人心：如果只有一個宇宙，那麼很多量子計算根本不可能完成。
多伊奇在書中舉例說，以傳統方式尋找一個250位數字的質因數，即使動用百萬台普通電腦組成的網絡，也需要超過一百萬年，但利用量子電腦執行「秀爾演算法（Shor's algorithm）」卻不需這麼久，只要執行僅僅幾千次計算就夠了。然而量子電腦調動的，不單單是我們這個宇宙擁有的資源，而是10^500（即1字後面有500個0）個宇宙的資源！
多伊奇認為量子計算之所以這麼神速，是因為它讓許多平行宇宙共同協作，完成「不可能的任務」：在每一個參與運算的宇宙裏，都有同一台量子電腦，以相同的演算法在執行幾千次運算，並通過「量子干涉」的方式（正確的答案被增強，錯誤的被削弱），給我們算出答案。
據多伊奇推算，我們可見宇宙的所有原子加起來，也不過是10^80這樣一個「渺小」數字，要是沒有多個平行宇宙的協作，怎可能解決需要10^500個宇宙資源才能運算的難題呢？讓我們回到 Willow——它能在五分鐘內完成超級電腦需要 10^25 年的運算，這在物理上幾乎不可思議，但多重宇宙理論卻有合理解釋：這些無比複雜的運算，根本是分攤在不同的平行宇宙中。
當 Willow 運算時，它原來不是孤軍奮戰，而是讓無數「分身」同時在不同的宇宙中處理不同的計算路徑。不妨想像有無數個平行世界的你，每個你都專注於解決問題的一部分，然後所有結果彙聚一起，豈非快如閃電？這就是量子計算的魔力，也可說是多重宇宙存在的佐證。
我不禁想到有些自閉症奇人，能夠莫名其妙地做複雜的速算，甚至單靠直覺來辨識及生成很大的質數（著名腦神經學家Oliver Sacks就在1985年報告過這種奇特現象）。難道這些自閉症天才能像量子電腦一樣，跟平行宇宙的「分身」以某種匪夷所思的方式溝通和合作？
Willow，這顆叫「垂柳」的晶片，名字可能暗藏玄機：垂柳的枝條既像是一個個分岔的宇宙，而搖曳的柳影交疊水中，也彷彿不同宇宙互相映照，既孤立，又相連。也許量子計算的真正意義，不在進行異常繁複的運算，而在揭開我們宇宙的神秘真貌。

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科學證實無鬼？
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圖/Google
7 年前
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Hanching Chung
2017年12月11日 ·
胡適之先生晚年給中研院的同事新婚賀禮是寫詩經之戀歌。這本北大的講義，已經屈萬里先生校正過，然而排印還有些問題。我是外行，多看不懂沒註解的內文，不過，這容易克服。幾年前，跟川合先生在台大見過面，他很熱情。我從這本書知道，戰後的日本，已脫漢詩為主的傳統。
蔣勳
我很喜歡雪松。台灣海拔高的山上，很多姿態奇嵥巨大聳立的雪松，蟠龍而上，挺拔飛揚，大風呼嘯，依然傲岸自在，是平地看不到的風景。
在北美緯度高的地方和奧地利、瑞士也都看到高大雪松長成大片樹林。
走在大片雪松樹林裡，立刻神清氣爽，大概是我身體感受到能量最強大、最有緣的植物。
感染新冠肺炎時，失去嗅覺，嘉義盧醫師建議我用熟悉的氣味找回嗅覺記憶。
我也異常驚喜，竟然又是雪松精油，恢復了我的嗅覺。
這次池上書房志工參訪台南水交社，在台南找到雪松，帶回池上，插在瓶中，也在水交社供養，據說可以維持三個月。
池上、台南，兩處書房，安靜閑雅，完全無商業性，相隔兩地，卻因為金剛經與雪松有了呼應。
Google said that it has overcome a key challenge in quantum computing with a new generation of chip, solving a computing problem in five minutes that would take a classical computer more time than the history of the universe https://reut.rs/4gtAsWy
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這書沒讀過，可惜。最讓我驚訝的是直至去年，高鐵上不敢上廁所。這種經驗，應該是一輩子忘不了（我是1990年在北京五星酒店前面百公尺的民居被嚇壞的；成都某工廠……）。前幾年（十幾年前？）Bill Gates 等人在北京提倡“廁所工程”……
王璞
再讀經典
所謂經典，在我看來，就是一讀再讀每讀總有得益的作品。所以若一時找不到可讀之書，我就會把讀過的經典再讀一遍。
這日，有朋友要我推薦遊記經典，我第一時間想到的是保羅·索魯和奈保爾的作品。因這位朋友常作中國遊，我給他推薦的第一本保羅·索魯作品是《騎乘鐵公雞：搭火車橫越中國》（Riding The Iron Rooster)這本書的台灣版本他身處大陸看不到，我給他推薦的是微信讀書上的大陸版本，書名在這裏已經改成無色無味的《在中國大地上》。
可以想見，這書也已被閹割過。書中有無數省略號，且都是十二點加長省略號，內容被整段整段刪削，以至讓人常感前言不搭後語。
我很好奇，就把這本閹割過的經典也翻一遍。可經典就是經典，即使經過這樣傷筋動骨的破壞性「修理」，仍然能讓人得到閱讀快感。首先，文字的精美別說翻譯不能磨光，便是閹割也難以削除。我高興地看到，書中保羅·索魯式幽默和隱喻仍然俯拾即是，令我時時啞然失笑。
其次，這本書的內容是對沿途環境事物的描述以及跟途人的交談，書報檢查官只能刪削掉他們最不能容忍的章節，卻無法刪去所有「不利於安定和諧」的真實描述，因為整本書都由此種描述構成。
第三，即使在這本書出版三十多年後的今天讀它，仍能感覺書中的真實翊翊如生。那是上個世紀八十年代的真實，也是今天的部分真實。歷史往往一再重復，滿滿的生活氣息讓它永遠不會過時，這就是歷史文學的存在價值。何況，保羅索魯曾經腳踏實地走遍那片大地，并擁有以一支自由主義知識份子的生花妙筆，遵從自己的良知，如實寫出了自己所見所聞。
「說出真相。」這是保羅·索魯開始寫作時，前輩奈保爾對他的第一條忠告。他在這本書也讓這一寫作信條貫穿始終。敏銳過人的觀察力和對真相孜孜不倦的追求，讓他能在走馬觀花之中，洞察到我們土生土長者都看不到的東西。
不，也不能說他是「走馬觀花」，一九八六年春天，他從外蒙古進入中國，冬天時分從廣州離開，歷時七個月，主要交通是各種火車，其中既有國際列車，也有站站都停的超級慢車，從北到南從東到西，他連吐魯番盆地和青藏高原都去過了，甚至去了韶山——那個「紅太陽昇起的地方」。一路上他跟旅伴聊，跟路人聊、跟遇見到的每一個願意跟他聊的人聊，有時用英文，有時用中文。在乘一輛破的士翻越唐古拉山時，他甚至靠着一本《實用藏文短語》跟幾名藏族司機成功溝通，說服他們幫着把自己的破車修好。報酬是每人一幅達賴喇嘛繡像（這一細節在微信讀書版本中當然失蹤了）。
讀着這本書，感覺八十年代改革開放初期的日子又回到眼前，那些剛從一場浩劫中活過來的、驚魂未定的、貧困落後的中國城鄕村鎮，煥然眼前。書的中文譯者說他是毒舌作家，還引用香港某書評家的話批評他「筆下太過出言不遜，總是冷眼旁觀，挑人家的毛病。」
我可不這麼認為。我認為本書所述皆是實話實說。隨便舉個例證吧：比如他說他從未見過一輛中國火車上的廁所是乾淨的。難道不是這樣嗎？直到去年，我在長沙至深圳的高鐵上還是不敢上廁所。猶豫再三才冒險走到廁所想進去試試，赫見一女子從裏面衝出，憤然指責那兩名正在閒聊的列車員：「臭死了！髒成這樣子還不打掃！」
而且絕不能說他是「冷眼旁觀」，他可是曾經擠身於二十多列不同火車周遊全中國的人吶！其中包括那列從西寧到格爾木的超級慢車。他跟一整車的各族草民擠在亂糟糟臭哄哄的車廂裏，開車沒多久就斷水斷糧，別說吃飯了，連口水都要拼搏一番才能喝上。沒有身歷過其情其境的人，對這種描述自然難以置信，何況是那位養尊處優的香港書評家。
我倒覺得保羅索魯的描寫已算很節制很客氣了，帶有他對中國的友善和期待。而且他倒底是「外國友人」，有時會得到優待。也上過官方招待的餐桌，也吃過有幾十道大菜的豪華宴席。在廣州，還被公安強行配備了一名如影隨形的「隨從」。然而他堅守職業道德，且擁有一雙火眼金睛，即算是在美國駐華大使夫人為他操辦的「全是黨員」的宴席上，也能發現破綻，看出誰是值得一談的人，誰說的話言不由衷，并將見聞如實記下。
還有一點也讓我對這位敘事大師倍感親切：他是個書痴，說他「手不釋卷」一點也不誇張。不論環境多差他都讀書不倦。即使身處零下三十度的車廂，手指凍僵了沒法翻書，只好拿鼻子翻書他也還是讀、讀、讀。這讓我產生希望：天才如他，也得如此勤奮才能有如此成就。我雖愚鈍，卻也是熱愛讀書的，說不定能夠以勤補拙吧？
王璞
再讀經典
所謂經典，在我看來，就是一讀再讀每讀總有得益的作品。所以若一時找不到可讀之書，我就會把讀過的經典再讀一遍。
這日，有朋友要我推薦遊記經典，我第一時間想到的是保羅·索魯和奈保爾的作品。因這位朋友常作中國遊，我給他推薦的第一本保羅·索魯作品是《騎乘鐵公雞：搭火車橫越中國》（Riding The Iron Rooster)這本書的台灣版本他身處大陸看不到，我給他推薦的是微信讀書上的大陸版本，書名在這裏已經改成無色無味的《在中國大地上》。
可以想見，這書也已被閹割過。書中有無數省略號，且都是十二點加長省略號，內容被整段整段刪削，以至讓人常感前言不搭後語。
我很好奇，就把這本閹割過的經典也翻一遍。可經典就是經典，即使經過這樣傷筋動骨的破壞性「修理」，仍然能讓人得到閱讀快感。首先，文字的精美別說翻譯不能磨光，便是閹割也難以削除。我高興地看到，書中保羅·索魯式幽默和隱喻仍然俯拾即是，令我時時啞然失笑。
其次，這本書的內容是對沿途環境事物的描述以及跟途人的交談，書報檢查官只能刪削掉他們最不能容忍的章節，卻無法刪去所有「不利於安定和諧」的真實描述，因為整本書都由此種描述構成。
第三，即使在這本書出版三十多年後的今天讀它，仍能感覺書中的真實翊翊如生。那是上個世紀八十年代的真實，也是今天的部分真實。歷史往往一再重復，滿滿的生活氣息讓它永遠不會過時，這就是歷史文學的存在價值。何況，保羅索魯曾經腳踏實地走遍那片大地，并擁有以一支自由主義知識份子的生花妙筆，遵從自己的良知，如實寫出了自己所見所聞。
「說出真相。」這是保羅·索魯開始寫作時，前輩奈保爾對他的第一條忠告。他在這本書也讓這一寫作信條貫穿始終。敏銳過人的觀察力和對真相孜孜不倦的追求，讓他能在走馬觀花之中，洞察到我們土生土長者都看不到的東西。
不，也不能說他是「走馬觀花」，一九八六年春天，他從外蒙古進入中國，冬天時分從廣州離開，歷時七個月，主要交通是各種火車，其中既有國際列車，也有站站都停的超級慢車，從北到南從東到西，他連吐魯番盆地和青藏高原都去過了，甚至去了韶山——那個「紅太陽昇起的地方」。一路上他跟旅伴聊，跟路人聊、跟遇見到的每一個願意跟他聊的人聊，有時用英文，有時用中文。在乘一輛破的士翻越唐古拉山時，他甚至靠着一本《實用藏文短語》跟幾名藏族司機成功溝通，說服他們幫着把自己的破車修好。報酬是每人一幅達賴喇嘛繡像（這一細節在微信讀書版本中當然失蹤了）。
讀着這本書，感覺八十年代改革開放初期的日子又回到眼前，那些剛從一場浩劫中活過來的、驚魂未定的、貧困落後的中國城鄕村鎮，煥然眼前。書的中文譯者說他是毒舌作家，還引用香港某書評家的話批評他「筆下太過出言不遜，總是冷眼旁觀，挑人家的毛病。」
我可不這麼認為。我認為本書所述皆是實話實說。隨便舉個例證吧：比如他說他從未見過一輛中國火車上的廁所是乾淨的。難道不是這樣嗎？直到去年，我在長沙至深圳的高鐵上還是不敢上廁所。猶豫再三才冒險走到廁所想進去試試，赫見一女子從裏面衝出，憤然指責那兩名正在閒聊的列車員：「臭死了！髒成這樣子還不打掃！」
而且絕不能說他是「冷眼旁觀」，他可是曾經擠身於二十多列不同火車周遊全中國的人吶！其中包括那列從西寧到格爾木的超級慢車。他跟一整車的各族草民擠在亂糟糟臭哄哄的車廂裏，開車沒多久就斷水斷糧，別說吃飯了，連口水都要拼搏一番才能喝上。沒有身歷過其情其境的人，對這種描述自然難以置信，何況是那位養尊處優的香港書評家。
我倒覺得保羅索魯的描寫已算很節制很客氣了，帶有他對中國的友善和期待。而且他倒底是「外國友人」，有時會得到優待。也上過官方招待的餐桌，也吃過有幾十道大菜的豪華宴席。在廣州，還被公安強行配備了一名如影隨形的「隨從」。然而他堅守職業道德，且擁有一雙火眼金睛，即算是在美國駐華大使夫人為他操辦的「全是黨員」的宴席上，也能發現破綻，看出誰是值得一談的人，誰說的話言不由衷，并將見聞如實記下。
還有一點也讓我對這位敘事大師倍感親切：他是個書痴，說他「手不釋卷」一點也不誇張。不論環境多差他都讀書不倦。即使身處零下三十度的車廂，手指凍僵了沒法翻書，只好拿鼻子翻書他也還是讀、讀、讀。這讓我產生希望：天才如他，也得如此勤奮才能有如此成就。我雖愚鈍，卻也是熱愛讀書的，說不定能夠以勤補拙吧？
去年，長頸龍忽然說要看尼采。
我想說平常不看書的人，
忽然跳到尼采，行嗎？
結果也唸了兩三本。令人不禁嘖嘖。
再來該推坑班雅明和桑塔格了嗎？
D槽裡有全集啦！但是是簡體的。
而且在手機上看電子書會被誤會成在玩別的。
所以去二手店弄了一本選集給他。
「但是如果喜歡魯迅，我推薦你也試試沈從文。」
當然沒那麼容易說服。
但超乎我預期的是推托的理由。
（太陽雨是世間少有的建構托/託詞的天才）
他竟然談起魯迅的哪些修辭技巧讓他印象深刻，
他的語氣又和課本中其他課文有什麼不同。
到了會考才拿到國文 personal best 的 A++，
國文程度令我最擔憂的小孩，
原來其實都有學進去，
而且認真當一回事。
沈從文的確和魯迅在此不同。
他不是立基於修辭和文字的專門訓練，
而是珍貴在不受拘泥和定型的寬濶想像、
天生的同情和同理心，
打開讀者穿過文字穿過紙面的眼睛。
所以，三十年了，許多書和我離別，
但從文一直在我身邊。
「像他這樣經歷過千奇百怪的人生的人，
為什麼會想去上北京大學？
他想追尋什麼不一樣的東西？」
這是我給太陽雨的宿題。
在他要出發去自己探索求學和人生方向的這一天。
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