中科大教授郭國平：3-5年內(nèi)，量子計(jì)算有望發(fā)揮實(shí)際作用

轉(zhuǎn)載自搜狐科技

作者 | 張雅婷

“我無論如何深信上帝不是在擲骰子?！?/strong>

1926年12月4日，愛因斯坦在致玻恩的信中寫下這句著名的宣言，表明自己的因果律立場。

愛因斯坦反對(duì)世界的本質(zhì)具有隨機(jī)性，然而2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的頒布，讓更多人了解到更多可能性?？茖W(xué)家精密的實(shí)驗(yàn)證明量子態(tài)的不確定性，或者說“上帝是擲骰子的”。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、本源量子首席科學(xué)家、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)量子專業(yè)組秘書長郭國平在接受搜狐科技專訪時(shí)表示，這次諾獎(jiǎng)讓更多人更加直觀地感覺到，量子力學(xué)不是偽科學(xué)、神學(xué)，而是科學(xué)。基于量子力學(xué)的量子信息，包括量子通訊、量子精密測量和量子計(jì)算有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)基礎(chǔ)。

實(shí)際上，量子力學(xué)這門研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論已經(jīng)進(jìn)入人們生活100多年，催生了集成電路、激光、核磁共振等技術(shù)發(fā)明。這被科學(xué)界命名為“第一次量子革命”的技術(shù)躍遷，為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

近年來，以量子計(jì)算和量子通信為代表的第二次量子革命“山雨欲來”，人們從對(duì)量子規(guī)律被動(dòng)的觀測和應(yīng)用正走向主動(dòng)的調(diào)控和操縱。以量子計(jì)算為例，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)被證明在特定領(lǐng)域表現(xiàn)勝于經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

為做出更好更快處理信息的機(jī)器，郭國平在量子領(lǐng)域研究近二十年后從實(shí)驗(yàn)室出走，與郭光燦院士一同創(chuàng)立本源量子。他自稱創(chuàng)業(yè)初心很簡單，“希望將自己的研究成果真正變成產(chǎn)品，而不只是在實(shí)驗(yàn)室、故事本、論文集里面?！睂?duì)標(biāo)IBM、谷歌，本源量子希望造出中國的量子計(jì)算機(jī)，為世界量子計(jì)算的發(fā)展貢獻(xiàn)中國力量。這并不是一件容易的事情，郭國平透露，本源成立5年，做到了交付量子計(jì)算機(jī)整機(jī)，但研發(fā)費(fèi)遠(yuǎn)大于利潤，每年虧損近一個(gè)億。與發(fā)達(dá)國家相比，我國在量子領(lǐng)域還有一定差距。郭國平表示，量子計(jì)算、量子通訊和量子精密測量所有關(guān)鍵性的、原理性的概念，都不是中國，甚至不是中國人提出來的?！傲孔佑?jì)算里面的測控系統(tǒng)，包括很多外圍的東西，依然會(huì)用到傳統(tǒng)的芯片、元器件等等，在這些工業(yè)基礎(chǔ)比其他國家差的情況下，會(huì)影響到量子計(jì)算本身的研發(fā)。我們不能抱怨，但是我們要勇于認(rèn)清現(xiàn)實(shí)?！贝送馕覀冞€要意識(shí)到，量子計(jì)算距離實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走，畢竟具備成熟容錯(cuò)能力的通用量子計(jì)算機(jī)需要約20年的時(shí)間才能研發(fā)出來。本次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主Haroche提醒稱，量子計(jì)算領(lǐng)域存在炒作，基礎(chǔ)科學(xué)和其應(yīng)用之間總是伴隨著意想不到的曲折，我們必須小心謹(jǐn)慎?！度祟惡喪贰吩岬?，歷史一再讓我們看到，許多以為必然會(huì)發(fā)生的事，常常因?yàn)椴豢深A(yù)見的阻礙而無法成真，而某些難以想象的情節(jié)，最后卻成為事實(shí)?！?0世紀(jì)40年代進(jìn)入核子時(shí)代的時(shí)候，很多人預(yù)測公元2000年會(huì)成為核子世界。第一顆人造衛(wèi)星和阿波羅11號(hào)發(fā)射，大家都開始認(rèn)為到了20世紀(jì)結(jié)束的時(shí)候，人類就可以移民到火星和冥王星。但這些預(yù)測全都沒有成真，而另一方面，當(dāng)時(shí)誰都沒想過互聯(lián)網(wǎng)能發(fā)展成現(xiàn)在這個(gè)樣子?！?/p>

第四次科學(xué)革命究竟會(huì)在哪個(gè)領(lǐng)域爆發(fā)，量子力學(xué)又將在其中扮演什么樣的角色。或許絕大多數(shù)人只有站在高處回望歷史長河時(shí)，才會(huì)“恍然大悟”。

以下是對(duì)話實(shí)錄（經(jīng)編輯）：

01談諾貝爾獎(jiǎng)與量子計(jì)算

“科學(xué)發(fā)展過程當(dāng)中，人類在特定的時(shí)間段，就像是盲人摸象?！?/p>

搜狐科技：2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予三位量子信息領(lǐng)域的科學(xué)家，表彰他們?cè)诹孔蛹m纏領(lǐng)域的成就，很多人由此表示愛因斯坦的觀點(diǎn)被打破了，您怎么看？

郭國平：愛因斯坦思考的問題是，量子力學(xué)的這種不確定性是否有更根源的原因在里面，而非量子力學(xué)本身具有不確定性。

本次獲得諾獎(jiǎng)的這三位科學(xué)家，用實(shí)驗(yàn)證明了量子態(tài)的不確定性，證明上帝是擲骰子的。所以從這個(gè)角度來講的話，你認(rèn)為愛因斯坦當(dāng)時(shí)錯(cuò)了，當(dāng)然沒有問題。但是任何科學(xué)，都是在一直在向前發(fā)展。今天這樣的理解是不是最終的答案？我是抱有開放性的態(tài)度。

就像從歷史上來看，對(duì)光的認(rèn)知經(jīng)歷了微粒說、波動(dòng)說、波粒二象性幾個(gè)階段?？茖W(xué)發(fā)展過程當(dāng)中，人類在特定的時(shí)間段，就像是盲人摸象，只是在特定的邊界條件下，給出來了我們的認(rèn)知。我不認(rèn)為可以簡單地說對(duì)錯(cuò)，特別是這種前沿科學(xué)。

搜狐科技：這次諾獎(jiǎng)對(duì)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展有什么意義？

郭國平：量子力學(xué)進(jìn)入我們生活已經(jīng)100多年了，如果沒有量子力學(xué)，就不會(huì)有集成電路、激光。這次諾獎(jiǎng)的作用讓更多人直觀地感覺到，量子力學(xué)不是偽科學(xué)、神學(xué)，而是科學(xué)?；诹孔恿W(xué)的量子信息，包括量子計(jì)算、量子通訊和量子精密測量和有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)基礎(chǔ)。02談量子計(jì)算發(fā)展階段

“如果以經(jīng)典計(jì)算機(jī)作為參考系的話，現(xiàn)在的量子計(jì)算機(jī)還處于電子管時(shí)代?！?/p>

搜狐科技：為什么我們需要量子計(jì)算？

郭國平：蒸汽機(jī)剛發(fā)明的時(shí)候裝到馬車上去，還跑不過小馬車。現(xiàn)在回頭看，你覺得蒸汽機(jī)是有作用還是沒作用？

人類總是追求更快、更好、更多。我們發(fā)現(xiàn)量子計(jì)算最少是對(duì)于處理一些特定問題，原則上有更強(qiáng)大的處理能力、更快的處理速度。

搜狐科技：如果以傳統(tǒng)芯片和經(jīng)典計(jì)算機(jī)作為參考系的話，您認(rèn)為現(xiàn)在量子芯片和量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到了什么階段？

郭國平：現(xiàn)在可能還是在早期的電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代，那時(shí)候計(jì)算機(jī)比一個(gè)房間還大。

但是量子計(jì)算跟傳統(tǒng)計(jì)算發(fā)展又不完全一樣，從目前我們這一代人認(rèn)知的角度來講，量子計(jì)算機(jī)不是對(duì)于所有的問題都一定會(huì)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)表現(xiàn)好。

所以量子計(jì)算機(jī)對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)不是替代關(guān)系，而是補(bǔ)充互補(bǔ)，對(duì)一些特定的問題有加速效果的關(guān)系。

搜狐科技：什么場景比經(jīng)典計(jì)算機(jī)好，什么場景比經(jīng)典計(jì)算機(jī)差？

郭國平：不會(huì)有比經(jīng)典計(jì)算機(jī)差的，如果說差，是指經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度和復(fù)雜度的角度。量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)好的領(lǐng)域已經(jīng)證明了，比如破解對(duì)稱密鑰、大數(shù)據(jù)檢索等。03談我國量子技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的差距

“我們搭便車搭習(xí)慣了，等美國人把蒸汽機(jī)發(fā)明出來了，我們用性價(jià)比、低成本搶市場，但人家現(xiàn)在不讓你搭便車了?！?/p>

搜狐科技：與發(fā)達(dá)國家相比，我國量子技術(shù)處于什么樣的水平？

郭國平：量子信息，包括量子計(jì)算、量子通訊和量子精密測量，所有關(guān)鍵性的、原理性的概念，都不是中國，甚至不是中國人提出來的。

而量子計(jì)算里面的測控系統(tǒng)，包括很多外圍的東西，依然會(huì)用到傳統(tǒng)的芯片元器件，在這些工業(yè)基礎(chǔ)比其他國家差的情況下，會(huì)影響到量子計(jì)算本身的研發(fā)。

和人一樣，底子弱、身體弱的話只能夠慢慢改善身體素質(zhì)。我們不能抱怨，但是我們要勇于認(rèn)清現(xiàn)實(shí)。

搜狐科技：比起經(jīng)典計(jì)算機(jī)時(shí)代，我國量子計(jì)算發(fā)展情況是否好一些？

郭國平：現(xiàn)在在量子計(jì)算機(jī)時(shí)代還沒有那么慘，但是未來會(huì)不會(huì)變得那么慘，也不能夠排除。我們?cè)谟^念思想上，仍存在產(chǎn)學(xué)兩張皮的現(xiàn)象。量子計(jì)算絕對(duì)不是一個(gè)孤立的、只有幾個(gè)科學(xué)家就能干成的事情。

計(jì)算機(jī)剛出現(xiàn)的時(shí)候，國外愿意從性能低的開始試起。我們?cè)?957年也有電子管計(jì)算機(jī)，但后來沒有堅(jiān)持。如果沒有人用的話，再好的東西也不會(huì)有生命力。

如果龍芯的計(jì)算機(jī)給你去用，沒有Windows的好用，你是用龍芯還是用Windows？大家都希望選擇性能更好的，但是如果每個(gè)人都這樣去選擇，那憑什么我們能夠超過人家？

IBM、谷歌量子計(jì)算機(jī)在全球部署了30多臺(tái)，有100多家企業(yè)、幾十萬人在用，我們中國有幾個(gè)人在用？有多少企業(yè)在用？有多少人知道量子計(jì)算機(jī)不能停留在實(shí)驗(yàn)室？

搜狐科技：國內(nèi)有多少個(gè)人、多少企業(yè)在用？

郭國平：基本是處于空白，少數(shù)的一兩臺(tái)沒有討論的必要。

大家都等著蒸汽機(jī)跑過馬車，但并不愿意參與到把蒸汽機(jī)裝到馬車上去、裝到帆船上去的過程。我們搭便車搭習(xí)慣了，等美國人把蒸汽機(jī)發(fā)明出來了，我們用性價(jià)比、低成本搶市場，讓他沒飯吃不就可以了？

搜狐科技：這也算是商業(yè)上的一個(gè)思路？

郭國平：但人家現(xiàn)在不讓你搭便車了。04談本源量子

“和IBM、谷歌相比，雖然本源實(shí)現(xiàn)了從零到一的步驟，把量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交給客戶去用，但是在硬件上面差距大概2-3年，軟件上面目前沒有差距。”

搜狐科技：您為什么想從實(shí)驗(yàn)室走出來創(chuàng)立本源量子？

郭國平：做了這么久的量子芯片，我希望讓它真正變成產(chǎn)品，而不只是在實(shí)驗(yàn)室、故事本、論文集里面。我們的想法很簡單，嘗試做一臺(tái)更好、更快處理信息的機(jī)器。

搜狐科技：本源成立之初就對(duì)標(biāo)IBM和谷歌，創(chuàng)立5年以來本源做了什么？和IBM、谷歌差距大嗎？

郭國平：我們實(shí)現(xiàn)了從零到一的步驟，把量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交給客戶去用，而且他們覺得還可以。和IBM、谷歌相比，本源在硬件上面差距大概2-3年，軟件上面目前沒有差距，但未來可能差距會(huì)擴(kuò)大。

很簡單一個(gè)例子，如果你去學(xué)量子計(jì)算機(jī)的語言和操作系統(tǒng)，你愿意學(xué)國內(nèi)的還是愿意學(xué)IBM、谷歌的？

我們同樣的軟件放在國際開源網(wǎng)站上，國內(nèi)用戶下載本源的，比下載谷歌和IBM的數(shù)量少很多，甚至還不如美國用戶下載本源的多。

搜狐科技：本源現(xiàn)階段財(cái)務(wù)狀況如何，是更注重新技術(shù)的突破還是盈利？

郭國平：本源研發(fā)費(fèi)遠(yuǎn)大于利潤，每年虧損近一個(gè)億。

我們的目標(biāo)是造出中國的量子計(jì)算機(jī)，為世界量子計(jì)算的發(fā)展貢獻(xiàn)中國力量。所以肯定是技術(shù)和商業(yè)自己兩條腿走路，沒有技術(shù)上的突破就沒有競爭力，不跟用戶在一起，就是閉門造車，無法真正做出對(duì)用戶有用的產(chǎn)品。甚至更現(xiàn)實(shí)地講，也沒有資金回流去支撐進(jìn)一步的研發(fā)。

搜狐科技：近5年，本源的發(fā)展目標(biāo)是什么？

郭國平：和跑馬拉松一樣，盯著第一名、第二名跟跑，不要被人家拉得太遠(yuǎn)。在這個(gè)過程當(dāng)中，更多服務(wù)于國家有關(guān)部門和企業(yè)，培養(yǎng)出一支量子計(jì)算人才隊(duì)伍，聚集力量傳播量子計(jì)算不是偽科學(xué)，盡我所能地普及中國量子計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)語言。

搜狐科技：從資本市場來看，量子計(jì)算已經(jīng)成為了比較火熱的投資方向，您怎么看待這種現(xiàn)象？

郭國平：任何事情發(fā)展有適度的泡沫，也是正?，F(xiàn)象。

但是我們要防止魚龍混雜，不能讓做量子鞋墊的人也能拿到錢、5年之內(nèi)從來沒有做過量子計(jì)算的人也能拿到錢。因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致過度的泡沫，關(guān)注度太高、不切實(shí)際的期待太高，最后失望會(huì)更大。

搜狐科技：量子計(jì)算機(jī)是一種用于快速求解特定問題的機(jī)器，什么時(shí)候能為其他行業(yè)帶來比較切實(shí)的改變？

郭國平：對(duì)于特定的問題的求解，就像鑿冰塊一樣。一整面冰塊也是從一個(gè)點(diǎn)開始，從科研工作者的角度來講，我們已經(jīng)證明有優(yōu)勢(shì)的是某些特定問題，那么在其他領(lǐng)域還需要繼續(xù)去努力探索。

從全球來看，我認(rèn)為在3-5年內(nèi)，量子計(jì)算一定會(huì)在某些具有實(shí)際生產(chǎn)生活意義的問題上面發(fā)揮切實(shí)的作用，這個(gè)過程中可能會(huì)跟傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)、AI配合。

搜狐科技：量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)像現(xiàn)在經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣，進(jìn)入千家百戶嗎？

郭國平：我不認(rèn)為未來每個(gè)人手里都要有，但人人可用量子計(jì)算機(jī)，受益于量子計(jì)算機(jī)。我們可以通過云，去云端用量子計(jì)算機(jī)，但是這個(gè)機(jī)器不一定要進(jìn)入普通家庭、在每個(gè)人的手上。