前衛的量子離普通人有多遠？

量子科學、量子理論、量子計算，這些有關量子的前衛概念離普通人究竟有多遠？圍繞這個話題，數字資產研究院學術與技術委員會主席、著名經濟學家朱嘉明，中科院上海微系統與信息技術研究所研究員林志榮，本源量子計算公司副總裁張輝，華為首席科學家翁文康在《商業周刊/中文版》 The Year Ahead 展望論壇上「坐而論道」。這場討論的主持人是數字資產研究院學術與技術委員會秘書長張爽。

林志榮：為什麼人類看到的東西是連續的？

中科院上海微系統與信息技術研究所研究員林志榮介紹說，量子論大概是1900年時由普朗克提出來的。它有特定的歷史背景：19世紀末期，物理科學在發展。物理科學是基於實驗的科學，而通過實驗的科學則發現，很多實驗在當時是無法用理論解釋的。為了從理論上解釋黑體輻射能量分布，普朗克不得不假設這些原子諧振子的能量，不是連續的、離散的。這個概念被推廣到在微觀世界中，物理量是不連續的，是分離的量。人類通常的邏輯判斷中，所有東西都是連續的。在物理學大部分實驗中觀測到物理量都是連續的，例如，光譜所有的東西還都是連續的。既然微觀世界中所有的東西都是分離的，那為什麼人類觀測到的東西是連續的？這就引出了另外的概念，即「相干疊加」。這個概念的意思是在分離的東西裡面是可以同時存在的，比如，假設有兩個狀態，比如原子裡面兩個狀態，「0」和「1」是同時存在的，而這個同時存在就是量子力學很重要的概念——「量子疊加態」。這同經典的思維不一樣。經典思維認為，粒子要麼在這邊要麼在這邊，不可能存在兩個地方。為了反對量子力學，愛因斯創造一個假象實驗：既然可以同時存在，我可以做兩個粒子。這兩個量子糾纏粒子，他們在空間是分開的，但是對一個粒子做操作會立刻影響另外一個粒子。這種現象是完全違背以前的經典的哲學邏輯的。但在量子世界當中，它是可以發生。這被稱為量子糾纏。

量子計算為什麼很重要？林志榮解釋說，假設他現在想從這邊去找一個人，正常的情況下，計算機現在的思維方式是把每個人都找一遍，最終找到A。然而，在量子力學中，如果產生一個狀態，所有的東西之間都有關聯的話，他不需要每個人都找一遍，而是通過關聯性同時尋找，很快就知道A在哪兒，因為這是由於量子關聯和加速。

翁文康：量子計算機是有可能在未來推進藥物合成

華為首席科學家（量子計算軟體與算法）翁文康提到，討論量子計算機可能要區分兩個概念，即到底是討論通用的量子計算機，還是討論專用的量子計算機。前者在過去的教科書中被描述過，大家希望做出未來的機器。目前來說，這樣的機器面臨著很大的挑戰，特別是因為糾錯問題，它有疊加的性能，同時也很脆弱。

量子的特性只能存在比較短的時間內，所以最後用大量的物理比特編碼，這樣一個邏輯比特，所以通用量子計算機是我們終極的目標。

大家一開始可能看到的是專用的量子計算機。這種專用量子計算機在教科書裡是沒有寫的，因為當時那些作者還沒有想像出來現在的這個時代。這種專用量子計算機有點像GPU或者是TPU作為一個加速器，可以用經典計算機同量子計算機混合用，去發揮作用。這樣的模式在業界慢慢成熟。

關於專用量子計算機的應用，目前來說，學術界或業界慢慢在三個方向尋找：一、量子化學模擬。量子計算機是有可能在未來推進藥物合成，有望節省很多的研發成本，以及提高研發效率。二、組合優化。例如，航線規劃或者資源調配，又或者基站怎麼布，量子晶片很有可能可以大幅度地加速組合優化。三、機器學習。這一塊用量子晶片，有優勢，因為量子晶片很多都是在極低溫的情況下運行的，所以功耗可能是很低的。大家都知道，無論區塊鏈，還是機器學習，現在都非常耗電。量子計算有可能在能耗上面實現大幅度減少。

科學家應該做什麼事情？翁文康認為，現在要建造量子計算機的話，就好比當年造原子彈。現在，中國國內的大部分工程師對量子力學是不太懂的。有物理背景的研究人員，對工程也不太懂。那怎麼把量子計算機做出來？這就需要摸清楚方向後進行合作，需要科學家攻關。

張輝：商業化還有非常長的一段路要走

主持話題探討的張爽直言，大家其實真得不太懂量子力學，但是知道「遇事不決，量子力學」。在林志榮和翁文康闡述各自對量子等概念的理解之後，張爽將話題拋給創業階段中的張輝：量子如何進行商業化？如果有商業化了，這種商業化處在哪個階段？現在是否還是在舊的思維、傳統思維的延長線上去規劃量子計算的商業化途徑？

對此，張輝回應說，本源量子創立至今才三年，在「商業」的這條路上仍在探索。量子計算距真正的商業化還有非常長的一段路要走，這是一條非常有挑戰、非常艱難的一條路。它未來的想像空間非常巨大，但是在今天這個時間點，「我們還沒有看到任何量子計算可以真正達到應用的程度」。

現在提及量子計算機，其實就好比蒸汽機當年剛發明出來時，它只有0.01馬匹的動力。但是，新產品或新技術擴充了想像和試驗空間，把蒸汽機用到馬車上看是不是可以不需要馬；把蒸汽機用到帆船上，看是不是不需要風力；把蒸汽機用到紡織機上，看能不能不需要依賴人力來紡織。

張輝提及，本源量子創始人2019年參加《央視大講堂》時，主持人撒貝寧就說「所有現在老百姓能用錢買到的量子都是假的」。

他認可翁文康的說法，相信量子這個領域的想像空間非常大。相信未來五年，在專用的一些領域，可能會實現真正的「量子霸權」，即達到應用級別。2019年，在解決數學隨機行走的問題上，谷歌宣稱達到了量子霸權。「我們相信，接下來的3年至5年一定會看到相關的領域、方向，或者是解決某些問題的某些布置上，真正實現量子霸權，實現量子計算的突破。」

朱嘉明：量子技術的硬技術面臨很多困境

在探討量子話題的嘉賓中，德高望重的朱嘉明以壓軸形式講述了他對量子技術緊迫性的認識。2019年12月，他在廣州南方科技大學組織了一個「量子技術和區塊鏈」研討會。之所以組織這個討研討會，是因為他意識到，如果量子計算在可以預見的未來發生重大突破，量子計算機出現，特別是基於量子科技的量子網絡真得來臨，原來的區塊鏈理論和區塊鏈技術基礎，包括密碼數學，講哈希函數，都會發生根本性的動搖。不僅如此，還會波及到今天人們開始普遍關心的「數字貨幣、比特幣」，甚至央行「數字貨幣」。所以，2019年的「量子技術和區塊鏈」研討會的核心思路是：假設量子科學的發展在近中期，在三年至五年之間發生實質性突破， 例如出現「量子霸權」，會對原本的經典型區塊鏈和經典數字貨幣，數字經濟會發生這樣的衝擊，如何應對？現在雖然僅僅過去一年，全球範圍內的量子科技不斷有所突破，證明了關注量子科技的發展速度是新的必要的。

然而，朱嘉明直言，就像前面三位嘉賓描述的：在量子科技的發展方面，相關方面，包括相關學科的協調還是薄弱的。所以，他贊同說：討論當下的量子技術的發展，不僅可以以1980年代的「星球大戰」計劃作為參照系，二戰前後的「曼哈頓計劃」也具有參考價值。因為，量子科技實在需要在特定的目標下，集結更多的學科部門和人才。

在量子技術的硬技術方面，實現創新和突破的難度是很大的。例如，晶片。但是，「我們完全可以在量子計算的軟技術方面，例如，量子計算理論，量子技術軟體方面，還是可以有所創新和可能突破的。量子計算機的軟體，不是現在學的經典計算機或者古典計算機軟體系統。這是巨大的領域，需要大量的人力投入。按照我的觀察，在這方面，我們存在很大發展空間」。

關於量子技術的商業前景，朱嘉明指出：有兩種商業前景：一是急功近利的商業前景。實事求是地說，量子技術在短期內很難達到對投資有較高匯報的商業效果。二是中長期的商業前景。量子技術的商業期間應該是樂觀的，這是因為量子科技代表未來大趨勢。以馬斯克為例，他的商業體系建立在科技的中長期目標基礎之上，並創造了一個將科技、資本，同人類的中長期發展方向結合在一起的模式，這是同馬雲不同的格局。朱嘉明提到，2019年，馬雲和馬斯克在上海有一個面對面的對話。在對話過程中，兩人的差別是非常大的。馬雲以地球人代表自居，對AI持有相對保守態度；馬斯克代表火星人，主張火星移民，對AI充滿激情和想像力。在兩人的差別背後，其實是兩種不同的商業模式，或者說科技商業模式的差別。朱嘉明說，真正的商業價值不應該急功近利，需要包含著對人類根本和長遠命運的考察。

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