所需物质的‘生物亲和型计算机’?或者,至少能为我的‘宇宙能量之心’项目,提供一些关于能量高效提取和转化的全新思路?”
他拿起书桌上的一杯早已凉透的清水,用手指轻轻在杯壁上弹了一下,看着杯中泛起的细微涟漪。在普通人眼中,这只是一杯平平无奇的水。但在秦风此刻的“计算之眼”中,这杯水中,却蕴藏着一个由^{20}1020量级以上的水分子构成的、永不停歇的“微观计算宇宙”!
每一个水分子,都在室温下进行着永不停歇的、看似随机的布朗运动。它们的位置、速度、朝向,以及它们之间通过氢键和范德华力发生的碰撞、吸引、排斥、扩散和相互作用,都构成了一个极其庞大、高度并行、并且时刻处于动态演化之中的“多体系统”。这个系统的宏观统计行为,例如水的密度、粘滞系数、比热容、热导率、甚至在不同温度压力下的相变过程(结冰、沸腾),不就是其内部无数个微观“计算”单元(即水分子)集体行为在宏观尺度上涌现出来的结果吗?
“如果我能精确追踪和调控这杯水中每一个水分子的运动轨迹和相互作用,或者至少是它们的系综统计分布,”秦风的眼神越来越亮,“是否就能利用它们来进行某种‘流体动力学模拟计算’,或者模拟某些复杂的非平衡态物理过程,例如湍流的形成、蛋白质的折叠?甚至……利用水分子之间那独特的、具有方向性和可重构性的氢键网络,来构建某种液态的、具有自修复能力的、甚至能够进行‘形态计算’的‘分子逻辑网络’?”
秦风的目光又落在了窗台上,那里因为几天没有打扫,积了一层薄薄的灰尘。在透过窗格的阳光的照射下,可以清晰地看到无数微小的尘埃颗粒,在空气中做着不规则的、永不停歇的“之”字形舞蹈。这是典型的布朗运动,是微观粒子无规则热运动的宏观体现。
但在秦风眼中,这些看似“肮脏”和“无用”的尘埃,却也可能隐藏着计算的奥秘。“这些尘埃颗粒,每一个都由亿万个原子构成。而每一个原子内部,电子都在围绕原子核高速旋转,并时刻受到来自真空量子涨落的微扰。这些微观的、永不停歇的量子涨落,是否也蕴含着某种可以被‘提取’和‘利用’的、真正的随机性资源?如果我能设计出一种极其灵敏的装置,能够精确地测量和放大这些尘埃颗粒因量子涨落而产生的微小位移或状态变化,是否就能构建出一种基于‘真随机数’的、用于密码学安全、蒙特卡洛模拟、或者某些需要引入随机性的优化算法的‘量子噪声计算机’?甚至,利用大量尘埃颗粒在特定外场(如声场或电磁场)驱动下的集体行为,来实现某种‘群体智能计算’?”
秦风的思维,如同挣脱了所有缰绳的野马,开始在“万物皆可计算”的广阔无垠的草原上肆意驰骋!他的目光所及,不再是冰冷的物质,而是充满了潜在计算能力的信息载体!
从原子到星辰:匪夷所思的“自然计算”畅想
他的目光,不再局限于身边触手可及的平凡事物,而是开始向着更微观的原子尺度,以及更宏观的宇宙尺度,进行着一场场匪夷所思的“计算畅想”。
在微观的量子世界:
“一个孤立的原子,其核外电子在不同量子化能级之间的跃迁,本身就可以被视为一种天然的、完美的‘量子比特’。通过精确控制外加电磁场(如激光或微波)的频率、强度和相位,我们就可以实现对这些‘原子量子比特’的初始化、逻辑门操控和最终态读取。那么,一块普通的金属,或者一杯普通的电解质溶液,其中蕴含的原子数量何止亿万京兆?如果我能找到一种方法,将这些海量的、看似杂乱无章的原子‘组织’起来,利用它们之间固有的相互作用(如偶极-偶极相互作用、交换相互作用等),或者通过外加的调控场,让它们协同进行大规模的并行量子计算