量子網路新聞
在“機器中的錯誤”一文中,扎伊拉·納扎里奧討論了比量子計算機累積錯誤更快地糾正錯誤的技術。作為 60 多年前在安大略省喬克河核實驗室為我們設計的 PDP-5 小型計算機的早期讀入模式 (RIM) 載入器切換器,當閱讀納扎里奧精彩的介紹時,我感覺自己像是踏入了神秘博士的時間機器。
沿著這些思路,是否有可能在物理上分離糾纏的量子位元,從而擁有兩臺糾纏的量子計算機?如果是這樣,這似乎為地球和太空中的無法破解的通訊和導航提供了機會。事實上,如果糾纏的同類以不受光速限制的維度相互響應,這可能就是最終使我們能夠與遙遠的銀河系鄰居通訊的技術。
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約翰·倫 弗拉格斯塔夫,亞利桑那州
納扎里奧回覆:的確,不僅有可能將量子處理器物理分離並完全糾纏,作為一個更大的計算機執行,而且這對於擴充套件到長期的、糾錯的量子系統至關重要。
量子系統中的模組化有不同的形式。以超導量子計算機為例。我們最早將於明年能夠使用經典通訊並行化它們。我們進一步設想在單個冷卻單元內部連線單獨的量子晶片,以允許遠距離晶片之間的門操作,從而有效地擴充套件晶片尺寸。我們將擁有更長的連線,將單獨冷卻單元中的量子處理單元 (QPU) 連線起來,以消除冷卻和量子位元控制的輸入/輸出瓶頸。這也將使非平面拓撲結構成為可能,從而使我們能夠實施更有效的糾錯碼。最後,正如倫在他的問題中暗示的那樣,從長遠來看,我們將使用技術在多個量子計算機之間連線分散式糾纏,這些技術將量子力學訊號從微波頻率轉換為光頻率,並在遙遠的稀釋製冷機之間透過光子鏈路移動它們。屆時,我們將擁有完全糾纏的量子計算機叢集,其網路類似於超級計算處理器中的內聯網鏈路。
這必須伴隨著軟體的模組化,以便為我們提供“彈性”計算,從而快速擴充套件或減少計算機處理、記憶體和儲存資源,以滿足即時需求。此外,執行時會將 QPU、CPU(中央處理單元)、GPU(圖形處理單元)和其他人工智慧加速器編織在一起,形成強大的計算結構,將經典計算和量子計算(包括人工智慧)整合在一起,以加速解決我們作為科學家、社會成員和商業領袖所面臨的一些最緊迫的問題。這種計算結構將以無縫方式向任何人開放,並擴充套件到多個雲端,從而使幕後發生的複雜操作或編排對他們來說是不可見的。
是的,這種型別的網路可能對計算、通訊和導航產生重要影響。然而,我不期望量子網路能夠超越光速。
與自然共處
卡羅琳娜·施耐德·科曼杜利與阿皮維特薩協會合作撰寫的“為生命而設計”一文,描述了來自亞馬遜河流域土著阿皮維特薩社群的可持續生活經驗。我必須祝賀作者寫出如此鼓舞人心的文章,講述了地球上仍然存在一些地方,在那裡,人類已經弄清楚如何將他們的社會和文化與他們居住的生態系統融為一體。這給各地的生態戰士帶來了一絲希望,生態烏托邦是有可能實現的。我感謝作者寫了這篇文章,感謝編輯收錄了這篇文章,並感謝地球現在以這種方式存在,使我能夠閱讀和了解這種文化和地方。
安吉莉克·坎貝茨 維多利亞,不列顛哥倫比亞省
阿爾茨海默病的屏障?
丹妮拉·考夫和阿隆·弗裡德曼在“[2021 年 5 月刊] 盾牌上的漏洞”中解釋了血腦屏障 (BBB) 的損傷如何可能導致阿爾茨海默病,以及動物研究如何表明修復可以使老年大腦看起來年輕。由於血腦屏障隨著年齡的增長而失效,作者指出他們有個人動機去更多地瞭解它,因為他們都大約 50 歲。高水平的壓力會導致這種重要的保護性過濾器出現缺陷,而壓力是個人可以透過改變生活方式來減輕的。我希望作者或其他研究人員研究個人可以控制的保護血腦屏障的其他方法,例如飲食調整、維生素補充和鍛鍊。
史蒂夫·瓊斯 亨德森,內華達州
考夫和弗裡德曼描述了對小鼠的實驗,表明隨著大腦衰老,血腦屏障對與炎症和阿爾茨海默病相關的物質的滲漏性越來越強。作者在對 20 多歲至 70 多歲的人類進行的研究中使用示蹤分子表明,血腦屏障滲漏也隨著年齡的增長而增加。然而,這些實驗並未完全證明屏障受損會導致阿爾茨海默病。
一項非侵入性、倫理上可接受的實驗可能有助於提供血腦屏障損傷在阿爾茨海默病中的作用的結論性證據,可能是以下方法:使用放射性示蹤劑,評估不同種族和族裔的心理健康的百歲老人群體中是否存在血腦屏障損傷。如果在所有患有阿爾茨海默病的人類中都發現血腦屏障損傷,但在最年長的心理健康人類佇列中沒有這種損傷(或存在的程度不高於健康年輕人群),這是否不能滿足因果關係的判據?
馬克·P·西爾弗曼 G. A. 賈維斯物理學教授,三一學院
有問題的懲罰
在“[2021 年 4 月刊] 阻止國內恐怖主義”[科學議程] 中,編輯們懇求國家領導人解決美國種族主義驅動的暴力問題,他們強調,“在這些步驟的基礎上,我們可以明確表示,本土恐怖主義和偏執行為是真正的犯罪。伴隨著真正的懲罰。”
最後這個詞“懲罰”在這篇原本必要的社論中讓我感到有些不安。我本希望從一篇基於科學的文章中看到“補救措施”或類似的詞語。我們太經常地回到我們懲罰不良行為的宗教習慣,而不是找到更好的方法來對抗它。
D. 克拉夫 透過電子郵件
勘誤
艾倫·魯珀爾·謝爾撰寫的“大膽的魚類養殖實驗”一文應說明,擬議在緬因州貝爾法斯特建造的大型水箱設施的系統目前每分鐘迴圈總共 5,500 加侖的水,而不是 5,200 加侖。
蒂姆·福爾傑撰寫的“[七月刊] 飛向星星的旅行者”一文應描述為 NASA 在過去三年中關閉了旅行者號宇宙飛船的加熱器和其他非必要元件,而不是計劃在今年關閉其某些系統。