近日，中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、本源量子計(jì)算公司創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家郭國(guó)平做客36氪主辦的“超級(jí)觀點(diǎn)”欄目，就量子計(jì)算的定義，量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算的關(guān)系，量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)路徑與行業(yè)應(yīng)用，國(guó)際視野下的量子計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)格局等熱點(diǎn)話題，進(jìn)行了深入分享。

量子計(jì)算是科學(xué)不是玄學(xué)

郭國(guó)平認(rèn)為，量子是一門學(xué)科，一門科學(xué)，而不是玄學(xué)，它是對(duì)某種物理狀態(tài)的描述，所以量子這個(gè)詞不只特定出現(xiàn)在量子力學(xué)中。

量子計(jì)算是在信息學(xué)里的一種應(yīng)用，比如信息分為采集、傳輸、處理，量子計(jì)算就是利用量子力學(xué)的原理或者量子態(tài)的特性，使信息處理能力得到提升的一種計(jì)算方法。利用量子態(tài)的狀態(tài)進(jìn)行信息的編碼、信息的處理、信息的讀取，這就是量子計(jì)算。

量子計(jì)算機(jī)就是可以完成量子計(jì)算任務(wù)的機(jī)器。當(dāng)然，我們不要認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)就只是硬件。我們現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)要能夠運(yùn)行得起來(lái)，依然需要各種層面上的軟件，最直觀的就是操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，以及底層的軟件，所以量子計(jì)算機(jī)應(yīng)該是指能夠?qū)崿F(xiàn)量子計(jì)算的軟硬件的統(tǒng)稱。

現(xiàn)在沒(méi)有真正意義上的量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算突破了摩爾定律？對(duì)此，郭國(guó)平認(rèn)為摩爾定律是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)定律，而且描述的是集成電路的一個(gè)發(fā)展規(guī)律。量子不是靠硬件上的疊加或者是并行來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以它們不是同一個(gè)東西。當(dāng)然量子里面也會(huì)有它自身的一些定律。

在他看來(lái)，量子計(jì)算之所以神奇，或者說(shuō)我之所以認(rèn)為它是一門學(xué)科，是源于它的物理學(xué)基礎(chǔ)，即量子態(tài)的特性。以一個(gè)比特為例，在量子里面，這一個(gè)比特可以處于0和1任意比例疊加的狀態(tài)，相位也是可以調(diào)控的狀態(tài)。在經(jīng)典計(jì)算的一個(gè)比特中，它只能夠處于0或者是1。而在量子里面，一個(gè)比特可以有一半的機(jī)率是0，另外一半的機(jī)率是1。這也是可以把量子的原理和薛定諤的貓聯(lián)系在一起的原因。量子力學(xué)、量子計(jì)算的優(yōu)越性，在于量子疊加的狀態(tài)。量子糾纏其實(shí)也是多比特的量子態(tài)疊加的結(jié)果，量子疊加才是根本性質(zhì)。

郭國(guó)平認(rèn)為，現(xiàn)在沒(méi)有真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)里面，我們大多數(shù)討論的是物理比特，但是真正的量子計(jì)算機(jī)實(shí)際上是邏輯比特。邏輯比特跟物理比特的差距就是，物理比特是會(huì)有錯(cuò)誤率的，比如說(shuō)萬(wàn)分之一，甚至是千分之一。用一個(gè)或多個(gè)物理比特編碼才能夠形成真正的比特，也就是邏輯比特。所以從這個(gè)概念來(lái)看，目前無(wú)論是國(guó)內(nèi)、國(guó)外，他們做的基本上還是停留在物理比特的階段，當(dāng)然現(xiàn)在已經(jīng)在嘗試邏輯比特。所以，我們說(shuō)，現(xiàn)在還沒(méi)有真正的量子計(jì)算機(jī)。

物理體系路徑選擇：解決實(shí)際問(wèn)題就有意義

目前來(lái)說(shuō)，哪一種物理體系更加適合于做量子計(jì)算機(jī)，沒(méi)有一個(gè)確定的答案。各種路徑都有很多的人在探索，不只是在學(xué)?；蛘哐芯克雀?、IBM都在探索。英特爾、臺(tái)積電、法國(guó)萊特也都在探索半導(dǎo)體。微軟也花了很多精力在做這件事情。

現(xiàn)在這些物理體系，沒(méi)有哪個(gè)能從原理上證明它就一定不行。所以大家還沒(méi)有收斂到某一條路徑，如果能夠收斂到一條路徑上，人類集中攻關(guān)它，說(shuō)不定可以取得更好的成績(jī)。

任何科技的發(fā)展其實(shí)都應(yīng)該是一個(gè)漸進(jìn)式的過(guò)程。從某種意義上來(lái)說(shuō)，我們各個(gè)物理體系跟現(xiàn)有的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，比如說(shuō)半導(dǎo)體、芯片，以及現(xiàn)有的集成電路的兼容度問(wèn)題。或者說(shuō)對(duì)它的工藝、技術(shù)、設(shè)備、人才的兼容或者繼承性的問(wèn)題。

目前來(lái)說(shuō)各個(gè)物理體系，有不同背景的企業(yè)來(lái)關(guān)注。但是從學(xué)科的發(fā)展來(lái)說(shuō)，一個(gè)新事物的出現(xiàn)，它是需要根基的。所以未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)也不太可能跟經(jīng)典的計(jì)算機(jī)完全脫離，或者不用到現(xiàn)有集成電路的任何東西。從這種意義上來(lái)說(shuō)，要考慮它的兼容性和繼承性。

到底哪個(gè)物理體系更優(yōu)或者是更好，在某種意義上來(lái)說(shuō)是一個(gè)偽命題。關(guān)于量子計(jì)算機(jī)我個(gè)人始終堅(jiān)持一個(gè)觀點(diǎn)，至少在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)間之內(nèi)，它不會(huì)替代經(jīng)典計(jì)算機(jī)，或者說(shuō)，它跟經(jīng)典計(jì)算機(jī)應(yīng)該是一個(gè)相互補(bǔ)充的過(guò)程。從這種意義上來(lái)說(shuō)，有點(diǎn)類似于AI。AI芯片有基于ASIC的，也有基于GPU或者是繼其他的架構(gòu)的，這些AI芯片并不一定要統(tǒng)一到某一個(gè)特定的架構(gòu)或者物理體系上去。各個(gè)物理體系都值得去探索，只是探索的時(shí)候我們都以解決某一個(gè)有實(shí)際意義的任務(wù)和需求為目標(biāo)，那么就應(yīng)該是有意義的。

正視量子計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)格局：我們還是有比較大的差距

其實(shí)不光是量子計(jì)算，從量子秘鑰分發(fā)，到量子計(jì)算，再到量子傳感，我們必須要承認(rèn)，這些并不是由我們國(guó)內(nèi)研究者先提出來(lái)的。

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)相對(duì)于國(guó)外在量子計(jì)算領(lǐng)域的差距還是比較明顯的。

造成差距的原因有很多方面。

第一個(gè)原因，我們起步較晚。概念的起步和原理的探索，我們是晚一點(diǎn)的。

第二個(gè)原因，我們的關(guān)注度和投入還不夠。從量子計(jì)算整個(gè)研究角度來(lái)講，國(guó)內(nèi)的投入或者說(shuō)關(guān)注度相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)還是少一點(diǎn)，甚至是不是有效的關(guān)注。

第三個(gè)原因，缺乏實(shí)際應(yīng)用研究。我反復(fù)強(qiáng)調(diào)，量子計(jì)算的研究是以解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向的。真正有用的量子計(jì)算機(jī)，它的研制、開(kāi)發(fā)，是需要投入的。我們國(guó)內(nèi)更多還是處于科學(xué)研究，或者原理性探索，以及物理問(wèn)題的探索上面，這些方面我們已經(jīng)追的差不多了。但是在以實(shí)際有用為目標(biāo)的探索上面，我們必須承認(rèn)，還是有比較大的差距。

不要用今天的眼光和眼界，去衡量未來(lái)的事情

郭國(guó)平指出，現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)可能就像人類剛研制成功的蒸汽機(jī)一樣。那時(shí)候的蒸汽機(jī)可能只有0.001馬匹的動(dòng)力?，F(xiàn)在對(duì)量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，好比我們現(xiàn)在要拿只有0.001馬匹的蒸汽機(jī)，試著放到馬車上去，所以不要指望它跑得比馬車快，有用和無(wú)用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是不一樣的。有的人認(rèn)為，不要馬，這個(gè)車能夠動(dòng)起來(lái)，這就是極端有用了。但是如果從另外一個(gè)意義來(lái)講，既然都跑不過(guò)馬車，費(fèi)這么大勁去搞，它又沒(méi)用了。

對(duì)有用和無(wú)用的判定，其實(shí)很難。但是從科學(xué)角度或者國(guó)家鼓勵(lì)自主創(chuàng)新的角度來(lái)講，我們應(yīng)該多探索量子計(jì)算在不同行業(yè)的運(yùn)用。特別是針對(duì)我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的實(shí)際問(wèn)題，去找一些算法，找到一些解決問(wèn)題的可能性。

不要用我們今天的眼光和視覺(jué)去限定我們的后代。就像當(dāng)年經(jīng)典計(jì)算機(jī)剛發(fā)展起來(lái)時(shí)一樣，很多人問(wèn)愛(ài)因斯坦未來(lái)的計(jì)算機(jī)會(huì)是什么樣子。愛(ài)因斯坦當(dāng)時(shí)的回答是：可能全球只需要兩臺(tái)計(jì)算機(jī)就行了。所以我們不要用今天的眼光和眼界，去衡量未來(lái)的事情。
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