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第4章 倾斜的概率天平

小说: 确定性牢笼   作者:什亖
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数据瀑布般地在屏幕上展开。剩余磁场强度及其波动:平稳,一如既往。背景辐射水平:本底范围。振动频谱(来自地脉动、甚至远处公路的车辆):没有任何异常峰值。甚至实验室内部为了维持低温而循环的氦气压力波动、以及市电转换过来的首流电源上的细微纹波……一切都在往常的波动范围内,没有任何突发性干扰降低的迹象。用于间接监测芯片温度的噪声温度计读数也显示一切正常,排除了温度意外降低导致噪声减少的可能。

“也许是……统计涨落?或者说,我们运气爆棚,刚好制备出了一批特别‘安静’、特别完美的量子比特?”利奥波德试图给出一个合理的、符合奥卡姆剃刀原则的解释,“或者,更可能的是,我们的噪声模型在某些参数上过于保守了?可能我们对某些噪声源的耦合强度估计偏高?”这是最常见的归因方向——模型需要更新。

这种可能性确实存在。量子世界本身就充满随机性,出现统计上的异常值并不稀奇。一次测量的异常,需要多次重复验证才能确认其真实性。

“重复测试。”娜林雅的声音听不出情绪,但语速略微加快,“用B方案(自旋回波序列)和C方案(动态解耦序列)再测一遍。扩大测试样本量,把隔壁‘冷库’里备用的那三个不同批次制备的芯片也全部拿来测试。我要看到统计趋势。”

命令被迅速执行。实验室进入了高速、高强度运转状态。接下来的几十个小时里,团队轮班倒,人歇机器不歇,对不同批次的量子比特芯片、使用不同的操控和测量方案进行了密集的、重复的测试。咖啡消耗量急剧上升,休息区的沙发上不时可见和衣而卧小憩的成员。

疲惫开始爬上每个人的脸庞,眼袋凸显,但最初的困惑逐渐被一种隐隐的、科学探索本能的兴奋感所取代。随着数据不断积累,最初的“统计涨落”或“单批芯片幸运”假设变得越来越站不住脚。

异常并非在每一次测量中都出现。但它出现的频率,远远高于偶然概率所能解释的范围。而且,当它出现时,它呈现出一种诡异的“一致性”和“系统性”:T2的延长幅度总是落在某个狭窄的范围内(例如,比模型预测值高出15%-22%),噪声的降低也总是呈现类似的光谱特征——仿佛是某种普适性的、按固定比例施加的“降噪”效果,而不是随机的、各自独立的设备改进。更令人不安的是,他们观察到量子比特在叠加态之间的跃迁概率,也显示出极其微妙的、系统性的偏离。当施加特定微波脉冲驱动量子态演化时,它们最终坍缩到预期状态的概率,统计上显著地高于求解包含所有己知噪声源的薛定谔方程后所给出的理论预期值。

这就好像……量子力学固有的、内在的随机性,那枚决定薛定谔的猫生死的神秘硬币,其抛掷结果正在变得微微地、但却系统地倾向于某一面。概率的天平,正在发生极其微小却无法忽略的倾斜。

这己经远远超出了“设备偶然变好”或“局部噪声降低”能解释的范畴。这开始触及量子理论的核心基石之一——概率幅的本质和量子随机性的根源。

娜林雅感到一阵冰冷的、非物理的寒意顺着她的脊椎缓慢爬升,与遥远高原上刘栗的感受遥相呼应,仿佛跨越了空间,形成了某种无形的共鸣。这是一种面对未知巨兽时产生的、最原始的惊悸。她所熟悉、热爱并毕生研究的量子世界,那片汹涌澎湃、充满无限可能性和创造力的概率之海,似乎正在变得……温顺?平静?或者说……正在失去其活力,变得……僵化?

第三天凌晨,当北地的天空再次泛起冰冷的鱼肚白时,团队核心成员聚集在数据分析室。每个人脸上都带着浓重的黑眼圈,呼吸间带着咖啡的焦苦气息,但眼神却因极度疲惫和高度专注而异常明亮。巨大的液晶屏幕上并排显示着数十次测试的汇总结果和复杂的统计分析图表。

“联合p值小于0.008,”利奥波德指着屏幕上一个醒目的红色数字,声音因为连续熬夜而变得干涩沙哑,“这意味着,我们观测到的噪声谱密度系统性低于模型预测值的现象,纯粹由随机波动导致的概率低于千分之八。在粒子物理领域,这己经接近‘证据’的水平了,虽然还不是‘发现’。”

沉默瞬间笼罩了房间,沉重得如同低温杜瓦瓶外的铅屏蔽层。只有服务器机柜风扇仍在不知疲倦地发出嘶嘶的背景音,反而更加凸显了这死寂般的氛围。

“所以,这不是误差。不是偶然。”负责理论建模的索菲亚·佩特洛娃博士总结道,语气沉重得像一块铅,“这是一个真实存在的效应。一个我们无法用现有模型解释的效应。”

“那它到底是什么?”马克斯·韦伯问出了所有人心中的问题,他的声音里带着一丝不易察觉的颤抖,那是对未知的本能反应。

娜林雅站在屏幕前,双臂交叉抱在胸前,这是一个下意识的防御姿势。她凝视着那些图表,那些冰冷的数字、拟合曲线和误差棒。作为一名理论功底极其深厚又拥有丰富实验经验的物理学家,她的大脑像一台超频运行的处理器,飞速运转,筛选、比较、否定着各种可能性。

是实验设计存在他们未曾意识到的、极其隐蔽的盲点?是某种未被建模的微弱系统误差,巧合地、并以一种高度一致的方式表现为噪声降低?还是说,他们对超导量子比特与环境相互作用的物理理解,存在某个根本性的、普遍性的缺陷?比如,对某个未知的弛豫通道或退相干机制的理解完全错误?

每一个可能性都意味着海量的、繁琐的排查工作,以及可能的研究方向重大调整。但这股异常带来的整体感觉,却与她过去遇到的任何“未理解物理”或“实验误差”都截然不同。后者通常伴随着混乱、不可预测性、或者至少是某种“新物理”的迹象——比如发现一个新的、更强的噪声源,或者观测到与理论预言明显不符的、激动人心的新现象(比如新的粒子或相互作用)。

但这次不是。

这次是……“过于安静”。是“过于完美”。是“过于确定”。是现实似乎正在以一种微妙而系统的方式,变得更贴近他们理论模型中那个理想化的、忽略了诸多复杂和不完美因素的、高度简化的版本。这不是发现了新大陆,而是感觉脚下的海洋正在变成粘稠的、逐渐凝固的糖浆。

这让她感到一种深入骨髓的不安和抗拒。现实从来不是理想的。现实的魅力、复杂性与创造力,恰恰在于它的“不完美”,在于那些涨落、噪声、随机性和不确定性。现在,某种东西似乎在悄悄地、无情地抹平这些“毛刺”,将这些“不完美”熨平。这感觉不像进步,更像是一种……剥夺。

她想起了最近在领域内预印本网站上零星看到的几篇来自其他顶尖实验室(雷克雅未克应用物理研究所、星海量子信息中心等)的技术报告或简短评论,似乎也提到了类似的“噪声低于预期”或“相干时间异常延长”的怪事,但都被作者们谨慎地、也可能是无奈地归咎于各自实验设置的特定改进或未被充分理解的误差。当时她正忙于攻克一个多量子比特纠缠的难题,只是一扫而过,并未深思,只觉得是常见的科研中的小插曲。

难道……这些看似孤立的个案之间,存在着某种联系?难道这不是他们“北极星”一家的问题?

这个念头让她心脏骤然一紧。

“娜林雅?”利奥波德的声音打断了她的沉思,带着询问,“我们接下来怎么办?撰写初步技术报告?向学术委员会申请紧急资源,进行更深入的诊断测试?还是联系‘守望者’的技术支持部门?”

娜林雅转过身,面对她的团队。她的脸上恢复了惯有的冷静和决断力,将内心的波澜深深隐藏起来。

“首先,继续测试,收集更多数据。扩展测试范围,包括我们库存的不同材料体系(比如铝基和钽基)、不同架构的量子比特芯片。我需要知道这种现象是否存在普适性,还是仅限于特定设计。” “其次,启动‘秃鹫协议’。”她说出一个只有核心成员才知道的内部代号,这意味着一次极其彻底的、从上到下的系统诊断,“从微波源的本底相位噪声,到放大器的噪声温度,从每一根同轴电缆的屏蔽效能,到低温平台每一个接点的热沉连接,不放过任何细节,哪怕是最微小的、被认为早己解决的潜在因素。我要排除一切可能的、哪怕概率极小的本地因素。” “最后,”她顿了顿,目光扫过每一张疲惫而专注的脸,“利奥,你负责牵头,索菲亚辅助,整理我们从第一次异常出现到现在所有的原始数据、分析流程、环境监控记录、以及所有交叉验证的结果。准备一份极其详细的、高度机密的内部技术报告。在得到我的明确授权之前,这份报告的存在和内容,不得以任何形式对外泄露,包括学术委员会的非核心成员。”

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