第107章 国之重器，量子新篇（1/2）

四月末的金陵，春深似海。张诚关于摩尔超晶格非交换几何理论的论文初稿刚刚完成，正处于精益求精的修改与完善阶段。他沉浸在自己构建的数学物理交叉世界中，享受着探索未知的纯粹乐趣。然而，一项突如其来的、重量级的邀请，打破了他宁静的研究节奏，将他推向了一个关乎国家科技战略前沿的宏大舞台。

这一次，联系他的并非某位高校教授，也非联合培养计划的常规渠道，而是一封来自 “国家量子信息科学中心” 、标注着 【绝密·特急】 的加密邮件。发件人落款是中心主任，工程院院士，量子信息学界的泰斗——程济深。

邮件的标题言简意赅，却重若千钧：【“乾穹”工程理论组，诚邀加盟】。

“乾穹”工程！张诚即使对具体内容不甚了解，也深知这个代号在国内量子科技领域的份量。这无疑是继“玄穹”高超声速项目之后，他接触到的又一个国家级重大专项。

邮件正文措辞极为郑重：

“张诚同志：”

（称呼已从“同学”变为“同志”，意味着某种程度上的认可与期待）

“冒昧致信。我‘乾穹’工程，旨在突破下一代可扩展、高容错通用量子计算的核心技术瓶颈。目前，工程在核心环节——‘面向大规模量子处理器的分布式纠错与协同控制理论’上，遭遇前所未有之挑战，进展严重受阻。”

“项目组深知您在量子纠错理论（此前与科大合作）、非交换几何及复杂系统建模方面，拥有卓绝的洞察力与创造力。兹事体大，关乎国家在未来计算领域的战略布局与核心竞争力。经工程总师组及顾问委员会一致推荐，特此诚挚邀请您，以核心理论顾问身份，加入‘乾穹’工程理论组，参与攻关。盼复。”

附件中是经过高度脱敏的项目背景介绍和当前遇到的理论困境概要，但仅从这冰山一角，张诚已能感受到问题的极端复杂性与战略性。

“乾穹”之困：从单芯片到多芯片的鸿沟

当前的量子计算研究，大多集中于在单个芯片上集成几十到上百个物理量子比特。但要实现有实用价值的通用量子计算，需要集成成千上万个、甚至百万级别的量子比特。单个芯片的物理尺寸、布线复杂度、串扰效应将很快达到极限。因此，未来的道路必然是 “分布式量子计算”——将多个较小的量子处理器（芯片）通过量子互联（如光子链路）连接起来，协同工作，形成一个逻辑上的大规模量子计算机。

“乾穹”工程的目标，正是攻克这条路径上的核心难关。而目前遇到的最大理论瓶颈在于：

1. 分布式纠错的协同性： 当量子信息与计算任务分布在多个芯片上时，纠错不再能像单芯片那样，基于局域的稳定子测量。需要发展全新的、适应分布式架构的量子纠错码和协同解码算法。现有的表面码等方案在跨芯片场景下，由于量子链路的有限带宽、延迟和噪声，其容错阈值会急剧下降，甚至完全失效。

2. 全局量子态的同步与控制： 如何在不同芯片之间，高效、可靠地分发、同步和操作全局量子态？这涉及到复杂的量子网络协议、分布式量子算法设计，以及对跨芯片量子纠缠产生与维持过程中噪声的建模与抑制。现有理论缺乏对这类“量子-经典混合分布式系统”的统一描述框架。

3. 资源优化的极限： 在分布式架构下，计算资源（量子比特、纠缠对、经典通信）的消耗与计算精度、速度之间如何权衡？是否存在一个普适的“分布式量子计算复杂度理论”，来指导最优的硬件架构设计与算法实现？

这三大难题，相互交织，构成了横亘在“乾穹”工程面前的理论天堑。传统的量子信息理论工具，在此显得力不从心。

抉择与担当

面对这份沉甸甸的邀请，张诚没有立即回复。他花了整整一天时间，仔细研读了脱敏资料，并调动了自己在量子信息、复杂网络、非交换几何乃至统计物理方面的所有知识储备，进行初步的思考。

挑战是巨大的。这不仅仅是解决一个数学难题，更是要为一个庞大的工程系统构建理论基础，其复杂度和系统性远超他之前参与的任何项目。一旦加入，意味着他将在未来一段时间内，将主要精力投入到这个高度聚焦且压力巨大的国家任务中，他个人的自由探索计划可能不得不暂时搁置。

然而，那股源自内心深处的、对挑战极限的渴望，以及一种模糊却坚定的“学以致用、报效国家”的责任感，最终占据了上风。他想起了在“玄穹”项目中的经历，那种将理论转化为国家实力的成就感，是纯粹学术研究无法完全替代的。而且，“乾穹”工程所面临的问题，其理论内核恰恰处于他近期思考的多个领域的交叉点——量子纠缠、网络同步、分布式算法、纠错编码、甚至他刚探索的非交换几何思想，或许都能在其中找到用武之地。

这不仅是责任，也是一个前所未有的、验证和拓展他学术思想的绝佳平台。

当晚，他通过加密信道回复了程济深院士：

“程院士钧鉴：邮件敬悉。‘乾穹’工程意义重大，所遇理论挑战极具前沿性与复杂性。诚虽学识浅薄，愿竭尽所能，参与攻关。服从组织安排。”

回复简短，却掷地有声。

初入“乾穹”

回复后的第三天，一辆经过特殊安排的车辆，将张诚从南大悄然接走，目的地是位于合肥的 “国家量子信息科学中心” 核心园区。这里戒备森严，环境静谧，与外界仿佛是两个世界。

在一间简洁而充满科技感的会议室里，张诚第一次见到了“乾穹”工程理论组的核心成员。除了首席科学家程济深院士（一位精神矍铄、目光如电的老者），还有来自国内顶尖院所的数位量子信息理论专家、凝聚态物理学家、计算机科学家和通信领域专家。平均年龄都在四十岁以上，张诚的加入，让这个团队显得格外“特殊”。