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## 什么是 Fable Computer？ 今天的芯片让电子以每秒几十亿次的速度穿过晶体管。而**石墨烯等离激元**（graphene plasmon）——原子级厚度的碳片电子流体中的一种涟漪——振荡速度要快上数百倍（约 1 THz），并且能将该波压缩到一个比其自由空间波长小约一百倍的占用面积内，且无需低温恒温器。这是一种极具吸引力的逻辑载体，但存在一个严峻的问题：这种涟漪会在大约一皮秒内衰减殆尽。如果被动发射，一个比特在经过少数几个逻辑门后就会衰减到任何可用的读取阈值以下。 Fable Computer 是一种围绕该问题的一种解决方案构建的架构：**让每个逻辑门都成为放大器**。每个逻辑门都是相同的物理对象——一个承载直流漂移电流的微型谐振等离激元腔体，偏置在刚好*低于*其自振荡阈值的状态，使其表现为再生放大器。每个逻辑门在计算时都会恢复信号电平，就像早期的真空管机器再生其脉冲一样。系统时钟是在基底边缘发射的相位稳定的光脉冲序列；而操作期间的存储则依赖于逻辑门电荷。 **第一部分** 在该基底上设计了最小的完整机器——一个**半加法器**：五个再生单元计算 Sum 和 Carry，每个 4 皮秒时隙执行一次加法（2.5×10¹¹ 次加法/秒，波流水线），在基底侧每次加法的能耗约为 0.4 飞焦耳，占用面积约为 12 × 16 µm。一个包含五个步骤的可行性链收敛于一个自洽的工作点，并对其进行了端到端检查：增益预算、逻辑传输、噪声、无序限制的良率、热上限以及底层流体力学的有效性。 **第二部分** 探讨了如果将该基底上的脉冲视作其本质——量子场——来进行计算会得到什么结果。逻辑脉冲原来是一个*介观*（mesoscopic）对象——其 1-dB 压缩拐点位于约 38 个等离激元处，逻辑阈值位于约 3,800 个等离激元处——因此量子噪声是一个设计输入，而不是什么稀奇事物。由此得出了两个结果。其一是坦诚的不可行结论：这种单元无法承载等离激元量子比特（单等离激元非线性差了五个数量级）。其二是建设性的结果：在拐点以下，该基底是一个**量子极限模拟张量引擎**——相干脉冲在逻辑门编程的结点处发生干涉，结果由相同的阈值单元在片上进行数字化，这些阈值单元被重新编程为 1-2 位的 flash 解码器。第二部分计算了其错误率随温度的变化，并确定了量子-经典 crossover 位于 T_Q ≈ 48 K 处。  *第一部分的图 8，由本仓库的代码重新生成：再生工作点——解析阈值与数值阈值的对比、亚阈值增益、增益压缩（逻辑阈值），以及穿过该单元的 0.25-THz 脉冲序列。* ## 论文 | | 标题 | 所确立的内容 | |---|---|---| | **第一部分** | [The Fable Computer: A Room-Temperature Terahertz Half Adder on a Regenerative Graphene-Plasmon Logic Fabric](papers/Fable-Computer-Part-I.pdf) · [DOI](https://doi.org/10.5281/zenodo.20674840) | 时钟驱动的再生逻辑基底及其半加法器演示器的概念、架构，以及一个包含五个步骤的降阶可行性链。最后提出了一个预注册的五逻辑门基准测试协议。 | | **第二部分** | [Quantum-Limited Analog Tensor Processing on the Regenerative Graphene-Plasmon Fabric](papers/Fable-Computer-Part-II.pdf) · [DOI](https://doi.org/10.5281/zenodo.21185177) | 对第一部分中的单元进行量化：等离激元量子比特的不可行结论、带有片上经典解码的 QMAC-1 模拟张量单元，以及量子-经典 crossover 的温度预算。 | 这两份手稿都带有完整的作者身份和状态免责声明：它们是由一位独立研究员在 AI 协助下（包括一次精心策划的文献验证审核）编写的，未经同行评审，其主张仅作为讨论的起点——而这正是社区发挥作用的地方。 *注意：这些手稿是活文档。社区审查后的发现（参见 [notes/](notes/)）会在定期的社区修订中并入其中——当前位于 `papers/` 中的 PDF 文件（第一部分 v5.2，第二部分 v1.2）引用了本仓库（第二部分表 QA1 中的一个旧版可用性链接仍指向作者早期的仓库，将在下一次修订中予以更正），并且其内容可能领先于已归档的 Zenodo 版本；上述 DOI 将始终解析到最后归档的发布版本，而 `papers/` 的 git 历史记录了每一次修订。* **初次来访？** 两份简短的配套文档概述了所有内容：[The Fable Computer — 简介](docs/Fable-Computer-Introduction.pdf)（六页：理念、数据以及尚待解决的问题）和[社区指南](docs/Fable-Computer-Community-Guidelines.pdf)（如何参与）。它们的可编辑源文件位于 [docs/](docs/) 中。 ## 自行运行模型 本仓库中的纯 Python 模型链复现了论文中每一个定量的模型主张——第一部分的第 7–8 节和图 6–10，以及第二部分中的所有数据。依赖项：Python 3.11+，`numpy`，以及（用于生成图表的）`matplotlib`。根据您的系统，解释器可能是 `python` 或 `python3`。 ``` git clone https://github.com/ryoji-info/FableComputer.git cd FableComputer # 第一部分 — 五次遍历可行性链 cd fable-model-chain python run_all.py --json # prints every manuscript number; writes results.json python figures.py # regenerates Figures 6-10 # 第二部分 — quantum 扩展 cd ../fable-model-quantum python run_all.py --json # prints every Part-II number; writes results.json python figures.py # regenerates Figures Q1-Q5 ``` 每个模块都可以独立运行，并会打印出与手稿数值进行比对的自我检查结果（例如 `python ds_cell.py`、`python qmode.py`）。请参阅 [fable-model-chain](fable-model-chain/README.md) 和 [fable-model-quantum](fable-model-quantum/README.md) 中的 README，了解每个步骤计算了什么，以及同样重要的——记录在案的注意事项和自由参数。 ## 哪些已被证明，哪些是模型推演，哪些尚待解决 - **文献中已验证的：** 每个子系统都建立在已发表的先例之上（片上太赫兹等离激元传输、微梳-光混频时钟链、单片太赫兹带状线）。利用石墨烯等离激元对太赫兹辐射进行的室温、电流驱动放大已被证明**仅有一次**——而且其作者将该效应归因于与本设计假设不同的机制。第一部分第 2 节明确陈述了这一点。 - **模型内（本仓库）：** 工作点、增益预算、逻辑传输、噪声系数、无序良率、热上限，以及第二部分的错误率随温度变化的曲线。 - **开放议题——社区旨在推进的工作：** 1. **Boltzmann–Maxwell 层级：** 完整的动力学 + 电磁学求解，负责处理耦合和绝对校准（第一部分，第 10 节）。 2. **脉冲时钟合成：** 将已验证的连续波微梳链扩展为该基底所需的脉冲序列。 3. **基准实验：** 一个预注册的五逻辑门通过/失败协议。无论成败，整个项目中最具启发性的单一成果就是两个室温等离激元增益单元的首次级联。 ## 路线图 近期的路线图：发布并巩固模型 → 培养一个审阅社区 → 建立透明的资金机制 → 进行成本核算并预注册基准实验 → 运行该实验。包含已完成工作和下一步计划的最新版本位于 [ROADMAP.md](ROADMAP.md) 中。 ## 许可证与引用 - **代码**（`fable-model-chain/`、`fable-model-quantum/`）：Apache License 2.0 —— 宽松许可，带有明确的专利授权，保护贡献者和用户。 - **手稿、文档和图表：** CC BY 4.0。 完整的方案——包括为未来的硬件设计文件预先声明的许可证，以及永不收紧任何条款的承诺——位于 [LICENSING.md](LICENSING.md) 中。 如果您基于此工作进行了构建，请引用这些手稿（参见 [CITATION.cff](CITATION.cff)）并说明您的改动。 ## 联系方式 - GitHub Discussions（推荐用于任何与项目相关的事宜） - Ryoji Furui — [info@ryoji.info](mailto:info@ryoji.info) · [www.ryoji.info](https://www.ryoji.info)

标签：太赫兹计算, 开放科学, 物理建模, 石墨烯等离子体, 硬件架构, 逆向工具