任何產品從發明到普及，都需要一個漫長的過程
量子計算機，註定是一個改變世界的發明，最大的高點就是其極快的速度，我國最新的量子計算機「九章」比現在最快的超級計算機要快100萬億一倍，這是什麼概念？就是用現在的超級計算機需要上億年才能完成的工作，用量子計算機只要一秒鐘就搞定了。
是不是覺得非常可怕，佛法中說的「納須彌入芥子」也不過如此，科技可以把人類以前寄託於神佛的事情變成了現實，就是這麼神奇。
但是，雖然量子計算機的計算速度這麼快，但是現在也只能在實驗室的運行，而要成為現實還需要漫長的時間，所以大家千萬不要激動，事情並不是大家想像的那麼美好，一切還只是開始。要讓大家了解其中的原理，科普就顯得很重要。
為了能讓更多的人客觀的看待量子計算機，而不是去神話它，紅螞蟻特意請教計算機專家何老師，學習有關量子計算機的知識。
深圳的冬天一點都不冷，太陽把整個大學城照得特別的溫暖，特別是坐在室內曬著窗外的陽光，熱得忍不住脫下了外套。
心情愉悅，才能聊得更加愉快，紅螞蟻向何老師開始此次的請教。
專訪實錄：
紅螞蟻：何老師，您好，不好意思，打擾您周末的休息時間，今天來向您請教一些有關量子計算機的問題。
最近因為「九章」的問世，大家對量子計算機的興趣很高，但是我發現自己對量子計算機所知甚少，相信用很多粉絲也有這樣的感覺，今天，請何老師為我們科普一下。
何老師：愛學習的學生，老師都會很喜歡，再說我現在退休了，也比較閒，你能和我來交流，我覺得很開心的，對量子計算機的理解，我也不是很深，我國真正的量子計算機專家是潘建偉教授，我們把今天就當成一次平常的交流吧。
紅螞蟻：老師太謙虛了，先給我們講講量子計算機的原理吧？
何老師：量子計算機的基本操作是量子比特，和經典計算機的比特不同，另外，量子計算機的優越性來自量子力學的三大奧義：疊加，測量和糾纏。
人們可以根據一些特定的問題設計出量子算法，比如破解某些異常複雜的密碼，在這些應用中量子算法的速度能遠超經典計算機。
紅螞蟻：我們現在所接受到的量子計算機知識一般都是軟體層面的，比如它的算法，它的速度，但是量子計算機的硬體到底是什麼呢？
何老師：你是學計算機專業的吧？
紅螞蟻：不算計算機專業，學過一些比較淺顯的計算機知識，比如一些基本原理，但是沒有涉及到量子計算機。
何老師：如果學過計算機科學的人就知道，製造計算機可以利用到多種物理體系，比如最早是用電子管來製造計算機，後來發展到電晶體，現在我們用的是集成電路，最早的計算機還是機械式的，這是經典計算機的物理體系。
量子計算機也是一樣會面臨用什麼物理體系來實現的問題，其實也沒有一個標準問題，看起來什麼都可以。比如有人提議用介子，夸克來做量子計算機，但是介子，夸克實在是太小，比質子和中子都還小，不好控制。
還有人說用黑洞來做量子計算機，但是黑洞又太大了，也有科學家說整個宇宙就是一臺量子計算機。當然這些都只能是說法，是不能落地實現的。因為要找到一個能製造量子計算機的物理體系，必須滿足四個條件。
紅螞蟻：請問是哪四個條件？
何老師：這四個條件就是、
1、可以表示量子比特
2、可以把量子比特製備到特定的初始狀態
3、可以按人們的意願來進行變換
4、輸出狀態可以測量。
不過在經典計算機中，這些條件看起來非常正常，很容易同時滿足，但是對於量子計算機來說，同時滿足比較困難，而且這裡面的條有些件還會互相矛盾，所以實用的量子計算機一直到現在還沒有被製造出來，只能在實驗室裡用來做某種測試或演示。
紅螞蟻：現在網上如果爆出量子計算機的消息，就會產生一些議論，甚至有人說是一個騙局，是不是就是因為這個原因呢？
何老師：大部分情況是的，其實量子計算機，也只是一個名稱而已，並沒有一個明確的界定標準，達到了就算，達不到就不算，畢竟量子計算機還在探索階段，任何一個事物的出現，都會有一個完善的過程，不可能一提出這個概念，馬上就會有一個成品拿出來，科學是在逐漸進步的。能滿足我剛才說的四個條件的量子機算機方案還是有的，但是不會很多。
紅螞蟻：目前能用來製造量子計算機，同時又能滿足您說的四個條件的有多少？
何老師：不多，基本就剩下光學，離子阱，超導電路，核磁共振，金剛石色心和冷原子這幾種。2015年，科大潘建偉團隊實現了量子計算機的一個裡程碑，在運算速度上超越了經典計算機，他們是使用了光學這個物理體系來完成的。但是這裡面有兩點大家要搞明白：首先超越的是1946年發明的電子計算機，而不是現在的電子計算機，另外他們做的運算不是我們所理解的運算，而是一個叫波色值取樣的事情。
一定要明白，量子計算機在現階段，只是處理某些特定的問題有優勢 ，也不是任何問題都有優勢。所以，看到量子計算機新聞的時候，一定要知道處理的什麼問題，而不是像有些人問用量子計算機來吃雞會不會卡這種問題，這就是內行和外行的區別。
紅螞蟻：不是老師您解釋，我還真不知道量子計算機和電子計算機原來還有這麼多區別，我想很多朋友和我也是差不多，聽了您的解釋之後才能理解，那谷歌實現量子霸權又是咋回事呢？
何老師：谷歌實現量子霸權是量子計算機的又一個裡程碑，量子霸權，也就是說量子計算機有了超越任何經典計算機的能力，後來因為「霸權」 這兩個字讓人聽了不舒服，所以現在流行叫做「量子優越性」，意思差不多的。
谷歌實現量子霸權利的物理體系和潘建偉團隊的光學不同，是用的超導電路，處理的問題是隨機線路取樣。這臺量子計算機的名字叫做「懸鈴木」，包含了53個量子比特，本來是54個的，後來壞了一個，只剩下53個，懸鈴木花了200秒的時候，完成了對一個量子線路取樣100萬次，而這個任務如果讓經典計算機來完成，需要1萬年，所以得到懸鈴木是經典計算機速度的10億倍。
不過這個成果公布之後，馬上就受到了IBM科學家的質疑，因為谷歌用來測試的算法只用到了內存，而沒有把計算機一個重要設備硬碟加上去，如果把一部分數據放在硬碟上，再把算法優化一下，這1萬年的時間馬上就能縮減到兩天半，量子計算機的速度也就是只有經典計算機的1000倍了，不過總是超越了，具體多少倍，不影響量子計算機的優勢，科學有時就是這麼神奇。
紅螞蟻：那咱們國家的"九章」有什麼樣的具體意義麼？
何老師：首先，「九章」是繼谷歌的「懸鈴木」之後量子計算機的又一個裡程碑，雖然說是在以前的基礎上發展起來的，但是在技術上取得了許多突破，所以這個成果的意義重大。
他們不僅有國際上唯一同時具備高效率，高全同性，極高亮度和大規模擴展能力的量子光源，而且還有最大規模的幹涉技術，達到100*100，同時還能做到全聯通，隨機矩陣，相位穩定，波包重包好大於99.5%，通過率高大於98%的水平。
除了這些，還有極高的精密操控技術，能夠保證在兩米的自由空間，加20米光纖的過程中，抖動不超過25納米，相當於100公裡的距離的誤差小於一根頭髮絲，可以說比嫦娥5號的落地準確度還要準。這次「九章」得到的結果是比目前最快的超算還要快100萬億倍。
不過，這只是一個階段性的成果，如果要讓量子計算機不只有演示功能，而要具有實用價值 ，達到可編程能通用的狀態，可能還需要10年，20年甚至更漫長的時間。
所以一個改變人類的科研項目，不是那麼容易就付諸現實的，需要一代又一代的科學家的探索，不斷的發明創造和完善。
紅螞蟻：感謝何老師，今天獲益非淺，讓我對量子計算機的了解又深了一層，分享給網上的朋友們，他們也一定會喜歡的。
何老師：不客氣，現在網上的知識很多，但是很亂，做一些科普也很必要，你有什麼需要了解的，隨時歡迎。
專訪後記：
這是一個知識爆炸的時代，也是一個浮躁的時代，很多人對任何事情都想馬上看到結果，不然就說人家是假科學，騙子之類的，其實科學哪裡能像泡麵一樣，那麼簡單就能呈現在大家的面前，每一個重要的成果，都是人家科研花了多多的日日夜夜才研究出來的，有時候甚至需要幾代人的時間。像我國的「北鬥」就是無數科學家花了幾十年才完成的。
很多產品剛研發出來的時候，因為一些原因會有或多或少的缺陷，我們應該以一種包容的態度去看待，如果不滿意可以不選擇，但是請不要攻擊，最好能多給一些鼓勵。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.