第145章 在材料研發上的首次應用成功

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“量子-經典混合計算架構”的宏偉藍圖剛剛鋪開,一個絕佳的應用驗證機會便不期而至,如同命運給予奮鬥者的饋贈。材料科學部,由嚴謹刻板的秦振華教授領導的團隊,在為“啟明一號”聚變示範堆尋找下一代高性能、抗輻照、耐極端熱負荷的第一壁材料時,陷入了傳統研發模式步履維艱的泥沼。

“我們已經窮儘了常規手段,係統性地篩選了超過四百種候選材料體係,包括多元高熵合金、先進陶瓷基複合材料、以及若乾種受‘磐石之心’奇特性質啟發而設計的新型非晶-納米晶複合結構。”秦教授在月度重大項目進展彙報會上,指著屏幕上令人眼花繚亂的晶體結構圖、相平衡圖和性能散點圖,眉頭緊鎖成了一個川字,“通過實驗試錯法進行合成與表征,周期動輒以年計,成本高昂到令人心痛。而依賴於密度泛函理論(DFT)的第一性原理計算模擬,對於如此複雜的多元體係、特別是涉及高通量中子輻照產生的點缺陷、位錯環、氦泡等複雜缺陷的演化過程,其計算量是天文數字,並且DFT本身在處理強關聯電子體係時存在的近似,可能會引入無法忽略的係統性誤差。”

材料的宏觀性能,歸根結底由其原子和電子的量子行為所主宰。要準確預測一種新材料在聚變堆內部那種極端惡劣環境下的長期行為,理論上最完美、最根本的方法,就是直接求解描述該體係所有微觀粒子運動的多體薛定諤方程。但這對於包含成千上萬個原子的實際材料體係,在經典計算機上是絕對不可完成的任務,是計算能力無法逾越的“天塹”。

就在材料團隊一籌莫展之際,何月山提出了一個石破天驚的建議:“為什麼不把這個看似無解的問題,拋給‘九章·星火’和我們正在孕育的混合架構去嘗試一下?或許,它能給我們帶來意想不到的答案。”

這個提議讓材料團隊的成員們心情複雜,既有絕處逢生的期待,又有對這項尚未成熟技術的本能擔憂。

本章節來源於𝑜𝑜𝑝.𝑡𝑤

攻堅任務迅速被確立並分解。目標鎖定在一種最具潛力的五元高熵合金候選材料上,模擬其在受到14MeV高能中子持續轟擊後,其內部點缺陷(空位、間隙原子)的產生、遷移、聚集形成團簇、乃至演化為宏觀裂紋的整個動力學過程,並最終預測其對材料力學強度、韌性和熱導率的關鍵影響。

這是一個極其艱巨的挑戰,跨越了從電子尺度(缺陷形成能)到原子尺度(缺陷遷移)再到微觀結構尺度(缺陷聚集)的多個時空層次,涉及電子-聲子相互作用、缺陷動力學、以及長期的時間演化。

“伏羲”AGI首先介入,扮演了“任務首席分析師”的角色。它對整個複雜的物理過程進行了多尺度、多物理場的分析,將其智能地分解為多個相互耦合的計算層次:

基態與激發態電子結構計算(強烈依賴量子多體效應,是量子計算的天然舞台)。

聲子譜計算與電子-聲子耦合強度評估(部分核心計算適合量子計算,晶格動力學部分經典計算更高效)。

基於經典分子動力學的缺陷演化大規模模擬(經典計算占主導,但其核心——原子間相互作用勢函數的準確性,可以由量子計算提供高精度參數)。

宏觀力學與熱學性能跨尺度預測(主要依賴經典計算與經驗模型,但需要底層量子計算提供關鍵輸入參數)。

接著,在“伏羲”的全局調度與智能裁決下,尚處於雛形階段的“量子-經典混合計算架構”開始展現其驚人的潛力:

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