一場「量子計算科普課堂」，讓你領略「量子」領域奇妙

文|佘凱文

來源|智能相對論（aixdlun）

你聽過「量子技術」嗎？或許聽過，但也或許僅僅停留在聽過。

9月26日，百度舉辦了一場以「不可估量——百度量子計算科普課堂」為名、以量子計算為話題的直播活動，百度研究院量子計算研究所所長段潤堯教授、中科院計算所研究生王子和B站知名科普類UP主汪振興在百度APP上三方互動直播，為年輕人深入淺出地上了一節量子科普課。

這場超過15.3萬人觀看的直播，不僅全方位展現了百度在量子研究領域不斷探索的堅定決心，也告訴大家「第二次量子技術革命」真的來了。

（百度不可估「量 」—量子計算科普課堂」直播現場）

關於「智商稅」，「量子技術」表示不背鍋

說「第二次量子技術革命」要來了絕不是危言聳聽，僅僅一個九月，量子技術就動作頻頻——9月12日，首個國產超導量子計算雲平臺在合肥上線；9月15日百度發布國內首個雲原生量子計算平臺量易伏，並提出了「⼈⼈皆可量⼦」的願景；9月22日，在北京舉行的2020創新之源大會上，清華大學副校長、中國科學院院士薛其坤在主題演講中深度剖析了未來量子技術。

究竟什麼是「量子」？「量子」一詞來自拉丁語，意為「多少」。量子理論在當時太具有革命性，以致物理界多年沒能接受。直到一批科學家門使用量子理論完成其他研究後，如愛因斯坦用量子理論去解釋一種叫做光電效應的現象，玻爾在運用量子理論成功地研究出一種描述原子結構的新方法，量子理論的概念才被廣泛接受。

在百度量子計算科普課堂上，段潤堯接受介紹說，很多⼈覺得量⼦離我們還⽐較遙遠，事實上，從⽐較宏觀的⻆度去看其實我們就活在⼀個量⼦世界⾥⾯，「因為我們描述這個世界⽤的就是量⼦⼒學，量⼦⼒學是⽬前為⽌我們對這個世界最準確的⼀個刻畫。」

事實上也的確如此，大到量子衛星「墨子號」發射上天，小到醫藥、家電、化妝品，我們的生活其實離不開量子。這些年量子概念的火熱，但也成為了少數無良商販騙取錢財的工具。所以段潤堯教授也在直播中提醒大家「現在有那麼多⼈說⾃⼰在做量⼦計算，有那麼多的所謂的量⼦的產品，但是我們如何去判斷？所以了解量⼦的最直接的⼀個功能就是可以防⽌被忽悠。」

現在在某電商平臺上搜索「量子」，你能看的跳出來的一大堆「量子睫毛」、「量子水杯」、「量子能量盤」等等產品，像一款「量子能量盤」，它的產品介紹說是「人類量子科技最高結晶」，可以抗衰老、改善失眠甚至是打通人體微循環。

對於這些產品，「智能相對論」只能說「我讀書少，你別騙我」。

這也確實體現出有系統地去了解一些關於「量子科學」知識的必要性，正如段潤堯教授所說的「至少知道⼀些概念之後，可以判斷哪些事情是可能的，哪些事情是不可能的，也就可以保護好⾃⼰的隱私和財富。」

走向「星辰大海」前，量子技術還要拐過三道彎

事實上，「量子技術，遠沒到達『飛入尋常百姓家』的地步」，即便是在技術應用層面，理想與現實也有著巨大鴻溝。

段潤堯教授在百度量子計算科普課堂的一番感慨切中了量子技術發展的現實，他說「從事量子計算研究20多年，有兩個『沒想到』，一個是沒想到20多年過去了，理想的量子計算機還沒有造出來；另一個沒想到是，沒想到從當初從事量子研究屈指可數的人數，到如今出現了大幅增長。」

但即便研究人數出現了大量增長，但仍然還是不夠，整體國內量⼦計算的⼈才依舊處於稀缺狀態，目前來看制約量子技術發展的「三大因素」，技術人才的缺失佔據首位。

在2018年時，紐約時報曾發表文章稱「全球只有1000名左右的研究人員真正了解量子計算」。雖然不知道當時紐約時報是如何得出的這一數字，卻也真實地道出了量子計算領域人才短缺、「偽量子研究」、偽量子應用魚龍混雜的現狀。

主要有幾個原因，一是「量子計算」太過前沿，準入門檻高，難度大，因此就阻隔了大量學子投身其中的想法；另一個是因為「量子計算」距離商用還太過遙遠，「市場價值」又絆住了大量人才。

不可否認確實如此，但量子計算卻也關乎著國家科技發展甚至是國家安全，所以不得不重視，在許多企業投入其中以後，這一情況有望出現好轉，企業方承擔了部分人才培養的重擔，此次百度「量子計算科普課堂」就是由百度研究院量子計算研究所所長段潤堯教授攜手科普自媒體柴知道以及來自中科院計算所的王子和同學，這樣一個「年輕化」的搭配，就是因為百度希望可以引起更多年輕群體的共鳴，讓年輕人感受來自「量子計算」的魅力。

「科普課堂」內容上，也是圍繞大家關心的量子計算概念、優勢、量⼦計算機的使⽤、應⽤現狀和突破，以及對⼈們未來⽣活的影響等多個話題，由淺至深地呼應了年輕群體的喜好，為「人人皆可量子」打下堅實基礎。

人才短缺之後則是資金短缺，真⾦⽩銀的資源投⼊同樣也⾮常必要。好消息是現階段越來越多的巨頭企業開始參與其中，國內像百度、華為等大企業都有了自己的量子計算研究機構，這就為量子計算的發展打開了很多可能性。

最後，則是「耐心」，可能很多人會忽略這一點常識，但「耐心」確實發展「量子計算」不可或缺的基本素質。

量子計算從誕生到現在，受制於各方面的原因，仍然處於研究階段，即便是現在討論量子計算的價值，也是在以未來10年、未來30年為單位討論，所以「耐心」成為必不可少的基礎素質。

「耐心」也成為了一個衡量部分企業決心的標準，還是以百度為例，其2018年就成立了「量子計算研究所」，基本上每年都有一定成果，像前不久發布的雲原生量子計算平臺「量易伏」也是國內首個將量子計算與雲計算的深度融合的「量子計算平臺」，算是將國內「量子事業」推向了一個新的高度。

同時也體現出百度立志成為「量子技術基礎設施平臺」的決心，在此之後「人人皆可量子」將不再只是願景，以百度為代表的國內巨頭企業，正在成為中國科研的中堅力量。

這無疑是個好事，量子計算的發展，就需要更多類似百度這類有資金有實力的玩家進入，共同推動量子計算的前進，正如此次百度所舉辦的「量子計算科普直播」，這樣的活動顯然不嫌多，也只有通過這類科普、講解的形式，才能吸引更多有興趣的青少年學子加入其中。百度研究院量子計算研究所所長段潤堯教授在直播課最後說到「是不是我們在享受前⼈帶來的成果之時，也想著為後⼈做⼀些事情改變他們的⽣活。希望直播結束之後，能有更多同學開始思考量⼦之道！」

雖然現階段百度「量子計算」研究在國內處於領先，但只有形成你追我趕之勢，量子計算才能真正獲得長足發展。

Get「量子計算」，讓我們看看它究竟能帶來什麼？

「量子計算」是「量子科學」中的另一個重要研究方向，在百度百度量子計算科普課堂中段潤堯教授認為「未來量⼦計算是將和AI⼀樣成為顛覆性效應的⽅向」。

所謂量子計算，是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式，與傳統計算理論不同，它的運行基於量子比特，利用量子疊加和量子糾纏等獨特的量子效應進行信息處理，可以極大提高計算效率，並克服了成本問題，也許將是邁向強人工智慧的重要道路。

其影響規模可覆蓋金融、醫藥、材料、生物技術、網絡安全、人工智慧等眾多領域，因此，國內外科技巨頭紛紛建立了量子計算實驗室或者研究所專門發展量子計算技術。

具體而言，量子計算技術將會怎樣影響技術變革呢？

首先，量子算法將取代一些傳統算法，去完成一些「不可能」的任務。打個比方，使用傳統計算的方式去解讀「1+99」等於多少，答案將被很快呈現，但是反過來，如果問「100」是由哪些「元素」構成，答案可能是「1+99」也可能是「2+98」或者「50+50」，答案很多，且這個「100」還可以被無限放大，「10000」或是「100000000」，這對於傳統計算而言就比較困難，若是使用量子計算，這些難題可能就會被迎刃而解。

這樣一來，對於許多傳統行業打破極限，或許就會起到重大助力，如百度發布的國內首個雲原生量子計算平臺「量易伏」，它就可以用於編程、模擬和運行量子計算機，為量子基礎設施服務提供量子計算環境，可以用於量子化學模擬以及新藥發現等諸多領域，也讓「人人皆可量子」的願景向前邁出了一大步。

其次，量子計算還將賦予人工智慧突破性的改變，量⼦計算機⾮常善於做矩陣的運算，也就使得它可以⾮常好地去處理⼀些機器學習的問題。「機器學習」實際上已經存在了幾十年或者也可以認為存在了幾個世紀，卻因為計算能力的落後，很難在工業界找到使用價值，現在「機器學習」已經如火如荼，這還是在計算機結構未改變的前提下，可以想像一旦「量子計算」讓我們獲得了更強大的計算能力，一個強大到我們無法想像的帶量子任務處理的強AI是不是足以令人期待？雖然這還非常遙遠。

顯而易見的則是百度正在構建的「量子生態」，將反哺人工智慧和雲計算，為新基建的發展增添動能。

說了這麼多，好像離「生活」都挺遠的，那麼除了影響工業變革，「量子計算」還能帶來哪些社會價值呢？

這個問題也是百度量子計算科普課堂中所探討的一個重點話題，段潤堯教授強調「我們做量⼦計算很⼤的原因之⼀就是去尋找它能為我們的⽣活帶來什麼改變。當量子計算來敲門，我們試圖具體來了解正在或將要被其改變的方方面面。」

「即便很多⼈覺得量⼦離我們還⽐較遙遠，但事實上，從⽐較宏觀的⻆度去看其實我們就活在⼀個量⼦世界⾥⾯，因為我們知道描述這個世界⽤的就是量⼦⼒學，所謂的經典⼒學只是⼀個近似，而量⼦⼒學才是⽬前為⽌我們對這個世界最準確的⼀個刻畫。」

比如，在搜索領域，它能讓人們更加便捷、快速且精準的獲取信息、資源；又或是在公益領域，AI尋人現階段被廣泛應用，許多失散家庭因此得以團聚，量子計算的能力可能能再一次提升尋人的準確度，或許你需要尋找的人只要在公共場所出現過，就代表著被找到。

類似的能力，量子計算能做的還有很多，像段教授所說「大幅促進密碼學、人工智慧等方向的研究，對網絡安全、金融服務、現代農業等領域都將產生重要影響」。總之因為量子計算的出現，給了我們巨大的想像空間。

總結

「量子計算」將會成為未來科技的引擎，已經成為科技圈的一致認同，但所謂「路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。」我們相信，量子技術的明天，就像人工智慧的今天，必將釋放出巨大力量。而正因為有了百度這樣的公司努力推動，才讓中國在量子技術方面有了「彎道超車」的可能，也許用不了多久，我們就能見證美國《華爾街日報》的那句話——「沉寂了一千年，量子技術使中國重回發明創新之巔」。

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