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第422章

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瑞士,日內瓦梅漢。

這裏是歐洲核子研究中心的總部。地表之下100米,長達27公裡的大型強子對撞機正在進行著人類最前沿的物理實驗。

林遠和李振聲教授,在一間全遮蔽的會議室裡,見到了發來警告郵件的科學家卡洛·魯比亞。他是CERN計算部門的負責人,也是一位諾貝爾物理學獎得主。

“林先生,李教授。”魯比亞沒有寒暄,直接開啟了全息投影。

螢幕上,是一團亂麻般的波形圖。

“這是我們用你們提供的啟明-I光子晶片原型,執行LHC粒子軌跡重建演演算法時的實時資料。”

“在低負載下,一切正常。計算速度是英偉達GPU的100倍,功耗隻有1/10。”

“但是,”魯比亞指著波形的尾端,那裏出現了劇烈的抖動,“當我們將併發計算量提升到1000萬次/秒時,災難發生了。”

“計算結果開始發散。”

“1 1不再等於2。它可能等於2.001,也可能等於1.999。而且,隨著級聯計算的層數增加,這個誤差被指數級放大。”

“在第50層神經網路計算後,輸出的結果,已經變成了毫無意義的隨機數。”

“為什麼?”林遠問。

“因為量子噪聲。”

魯比亞在白板上寫下了一個公式:

ΔX?ΔP≥?/2ΔX?ΔP≥?/2

海森堡測不準原理。

“在光子計算中,我們用光的振幅和相位來攜帶資訊。但是,光子具有量子特性。你不能同時精確地知道它的振幅和相位。”

“這就是散粒噪聲。”

“對於傳統的數字晶片,這點噪聲不算什麼,因為有閾值門控。但在你們的模擬計算架構裡,噪聲就是訊號,訊號就是噪聲。”

“林先生,”魯比亞看著林遠,眼神悲憫,“你們試圖用模擬訊號去做高精度的AI訓練,這在物理學上是走不通的。”

“這就是我說的量子炸彈。”

“當算力密度達到一定閾值,量子漲落會摧毀所有的邏輯。”

江州江南之芯集團,PFL實驗室。

氣氛比在瑞士時更加壓抑。

CERN的警告被證實了。

汪韜帶著團隊,在剛剛下線的啟明-II光子晶片上,跑了一遍盤古大模型的推理任務。

結果是毀滅性的。

“精度丟失。”汪韜看著螢幕上的亂碼,臉色鐵青。

“在半精度浮點數模式下,誤差率達到了5%。這對於大模型來說,意味著模型會精神分裂,輸出全是幻覺。”

“我們試圖用軟體演演算法ECC糾錯碼來修正。”王海冰補充道,“但是,模擬計算的錯誤是隨機的,不僅有量子噪聲,還有熱噪聲、鐳射器線寬漂移、波導刻蝕粗糙度……”

“為了糾正這些錯誤,我們消耗了50%的算力去跑糾錯演演算法。”

“結果是光子晶片的速度優勢,被糾錯演演算法吃光了。”

這是一個死迴圈。

光子快,是因為它不做邏輯判斷,直接物理流過。

一旦為了精度加上邏輯判斷,它就變慢了。

如果不能解決精度問題,光子晶片隻能做做簡單的影象處理,永遠無法承載工業大腦這種需要高可靠性的任務。

“必須在物理層麵解決。”李振聲教授看著顯微鏡下的晶片,“軟體救不了硬體。”

“怎麼解決?”林遠問,“把溫度降到絕對零度?消除熱噪聲?”

“不可能。商業晶片必須在室溫下執行。”

“提高鐳射功率?提高訊雜比?”

“也不行。鈮酸鋰晶體有光折變效應。功率太高,晶體折射率會變,光路就歪了。”

路,似乎堵死了。

物理學像一堵嘆息之牆,擋在所有人麵前。

就在團隊一籌莫展時,一個意想不到的人出現了。

鮑裡斯。

那個隨同天然氣貿易協議一起來到中國的,俄羅斯數學研究所的首席密碼學家。一個頭髮蓬亂、永遠拿著伏特加酒壺的數學瘋子。

他推開了實驗室的門,看著愁眉苦臉的眾人,打了個酒嗝。

“你們在對抗海森堡?”

鮑裡斯指著白板上的測不準原理公式,笑了。

“愚蠢。”

“你們為什麼要想辦法消除噪聲?”

“為什麼不擠壓它?”

“擠壓?”李振聲愣了一下。

鮑裡斯走到白板前,畫了一個圓代表真空漲落的噪聲圓。

“這是正常的量子噪聲。在相位和振幅上是均勻分佈的。”

然後,他用力把那個圓壓扁,變成了一個橢圓。

“如果我們在一個方向上把噪聲壓扁,那麼根據測不準原理,另一個方向上的噪聲就會變大。”

“但是!”鮑裡斯的眼中閃過一絲精光,“如果我們的訊號隻編碼在振幅上,而不關心相位呢?”

“我們就可以獲得超越標準量子極限的訊雜比!”

“這就是壓縮光技術。”

李振聲猛地站了起來。

“壓縮態!LIGO引力波探測器用來探測引力波的技術!”

“對!”鮑裡斯點頭,“如果能把這種技術整合到晶片上,噪聲就能降低10倍!”

“精度問題,迎刃而解!”

理論通了。

但是,工程呢?

要產生壓縮光,需要極其強烈的非線性光學效應。

通常,這需要桌子那麼大的光學平台,和功率極高的鐳射器。

要把這套東西,塞進指甲蓋大小的晶片裡?

“我們需要一個微環諧振器。”李振聲在紙上畫了一個微小的圓環。

“光在圓環裡迴圈跑幾百萬圈,能量密度疊加,才能激發出非線性效應,產生壓縮光。”

“這就要求,這個圓環的品質因子,必須達到1000萬以上!”

“1000萬的Q值……”王海冰倒吸一口涼氣。

這意味著什麼?

意味著圓環的側壁粗糙度,不能超過1納米。

意味著圓環的波導損耗,必須低於0.01dB/m。

這比之前做的LNOI晶圓,難度又要高出一個數量級!

“我們的光刻機做不到。”王海冰絕望地說,“就算是A**L的DUV加上計算光刻,邊緣粗糙度也隻能控製在2納米左右。達不到1納米。”

“隻要有一點點粗糙,光在跑幾百萬圈的過程中,就會散射光,Q值就會掉下來。”

“加工不出來,理論就是廢紙。”

林遠看著那個圓環。

“既然刻不出來……”

“那我們就修出來。”

“修?”

“對。”林遠目光堅定,“我們用離子束脩形。”

“先用光刻機刻出一個粗糙的環。”

“然後,用高能聚焦離子束,像車床一樣,在原子級別上,把側壁磨平。”

“這……這效率太低了!”王海冰反駁,“FIB是用來做失效分析的,修一個環要幾個小時。我們要量產幾百萬個環,修到猴年馬月?”

“不用FIB。”

林遠搖了搖頭。

“我們用化學迴流。”

他想起了之前“光刻膠填坑”的經驗。

“我們在這個微環表麵,生長一層特殊的非晶材料。然後加熱,讓它表麵熔化、流平。”

“利用表麵張力,把粗糙的側壁,拉成絕對光滑的圓弧!”

“就像吹玻璃一樣!”

這是一個極其大膽的工藝設想。

方案確定,立即實驗。

但是,新的問題又來了。

“鈮酸鋰不行。”李振聲看著實驗資料,眉頭緊鎖。

“鈮酸鋰雖然是好的光子材料,但它不耐高溫。一加熱迴流,晶格就壞了。”

“我們需要一種新材料。”

“一種既能耐高溫迴流,又具有極高非線性係數的材料。”

“氮化矽。”

李振聲給出了答案。

“但是,氮化矽的加工難度是鈮酸鋰的十倍。它太硬了,而且應力巨大。一沉積厚了,晶圓就會翹曲、碎裂。”

“目前,隻有美國的Ligentec公司掌握了厚膜氮化矽的量產工藝。”

“而他們,在瑞士。”

林遠心中一動。

瑞士?

那不正是趙孟頫倒台前,燕清池藏身的地方嗎?

那不正是“新燕氏”在那邊還有殘留資產的地方嗎?

“聯絡燕清池。”林遠下令。

“問問他,他在瑞士的那幫老朋友裡,有沒有能搞定Ligentec的人。”

瑞士,洛桑。

燕清池接到了林遠的電話。

他現在雖然是新燕氏的聯席董事長,但實際上處於半隱退狀態,在瑞士負責一些海外資產的清算。

“Ligentec?”燕清池苦笑,“林老弟,你真是會給我出難題。”

“這家公司雖然是初創,但背景很深。它的核心技術源自洛桑聯邦理工學院(EPFL)。而且,美國CIA旗下的風投基金In-Q-Tel,剛剛在一週前,完成了對它的戰略投資。”

“也就是說,它現在是半個美國軍工企業。”

“想買技術?不可能。想挖人?CIA盯著呢。”

路,又堵死了。

林遠坐在江州的辦公室裡,看著窗外的夜色。

沒有高Q值的微環,就產生不了壓縮光。

沒有壓縮光,就解決不了量子噪聲。

解決不了噪聲,光子晶片就是廢品。

這是一條邏輯鎖鏈,鎖死了他的未來。

“一定有辦法。”林遠喃喃自語。

他拿出了那份從CERN帶回來的資料。

目光落在了卡洛·魯比亞教授的一句備註上:

“如果無法製造完美的微環,那就利用孤子效應。”

“孤子?”

林遠猛地坐直了身體。

他在大學物理課上學過。孤子是一種特殊的波,它在傳輸過程中,能夠保持形狀不變。因為它利用了材料的非線性,來抵消色散。

“如果……”

“我們不需要完美的微環。”

“我們利用克爾效應,在普通的微環裡,產生克爾光頻梳。”

“這種光頻梳,本身就是一種極其穩定的量子態。它不需要超高的Q值,隻需要超高的光功率密度。”

“我們需要更強的鐳射器。不是普通的半導體鐳射器,而是鎖模鐳射器。”

林遠拿起了電話,撥通了汪韜的號碼。

“汪總,大江的無人機上,是不是用過一種微型鐳射雷達?”

“是。”

“那種鐳射器的功率密度是多少?”

“很高。那是為了測距用的脈衝鐳射。”

“能不能把它做進晶片裡?”

“你是想……”

“我要在晶片上,製造微型太陽!”

“用極高的能量密度,暴力壓製量子噪聲!”

這是一個瘋狂的想法。

在微米尺度的晶片上,整合高功率鐳射器,熱量怎麼散?波導會不會燒毀?

但這似乎是唯一的路。

“給我一週。”汪韜的聲音裡透著興奮,“我把大江的光機團隊拉過來。我們試試把鐳射雷達的泵浦源,縮小100倍,塞進那個該死的微環裡!”

一週後。

PFL實驗室。

第一塊整合了片上鎖模鐳射器的測試晶片,被送上了探針台。

電源接通。

鐳射器啟動。

螢幕上,那團原本雜亂無章的量子噪聲波形,突然像被一隻無形的大手按住了一樣。

波形變得平滑、銳利。

訊雜比:提升了15dB

計算精度:從FP16提升到了FP32。

“成了!”李振聲教授激動得手舞足蹈,“這是克爾孤子!我們用非線性光學,馴服了量子漲落!”

林遠看著螢幕。

他知道,他賭贏了。

他沒有去死磕那些無法製造的完美工藝,而是用能量換取了秩序。

這很中國。

大力出奇蹟。

但是,就在他們歡呼的時候。

監測儀上,一個不起眼的引數,正在悄悄攀升。

“晶片核心溫度:85度……95度……105度……”

高功率鐳射帶來了巨大的熱量。

雖然有雙相流體迴路散熱,但熱量的積聚速度,依然超過了散熱速度。

“警報!熱失控風險!”

“必須降溫!否則波導會熔化!”

“不能降功率!降了孤子就消失了!”

這是一個新的死結。

要精度,就要高功率。

要高功率,就會燒晶片。

林遠盯著那個紅色的溫度數字。

他需要一種比流體迴路更強、更暴力、更極致的散熱手段。

他的目光,投向了那個一直被他視為備胎的技術

金剛石。

“聯絡海歸博士黃河。”林遠下令。

“聽說他在河南的人造鑽石廠,搞出了一種金剛石散熱膜?我要把這塊晶片,鑲在鑽石上。”

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