https://p5.toutiaoimg.com/large/tos-cn-i-tjoges91tu/SsOcNYCIe1keSo 2021年10月30日，郭光灿院士（左三）团队在做离子阱实验 钱建豪摄 当下的量子信息开始从实验阶段走向市场阶段，开启了另一种模式、另一种生态的竞争 如果国外生态一直优于我们，那么我们在应用领域的差距就会被拉大，有可能影响未来量子计算产业的发展 原题丨中国科学院院士郭光灿：量子计算需要良好应用机制 文丨《瞭望》新闻周刊记者徐海涛 周畅 陈诺 20世纪80年代，郭光灿率先将量子光学理论体系引入国内，并身体力行推进相关研究和教育工作。此后，他在国内最早将目光投向量子信息领域，并承担国家“973计划”项目，为中国的量子信息研究与国际同行并驾齐驱作出贡献。 现在，郭光灿的研究重心是量子计算机市场化。这位中国科学院院士、中国科学技术大学教授告诉《瞭望》新闻周刊，量子计算机只有在应用中发现问题、创造应用场景并及时反馈给研发端，产业才能迭代发展，量子计算的发展需要良好应用机制。 把量子光学落后的20年追回来 《瞭望》：你是国内最早一批关注量子研究的科研工作者，你为何会关注这个领域？ 郭光灿：1978年，全国科学大会召开。我们迎来了一个科学的春天。 在这次大会上，我研究的“氮分子激光器的研制和应用”荣幸获奖，但我知道，氮分子激光器在国外早有研究，我只是弥补了国内空白。我想去研究一个新的领域。通过对当时前沿学科的广泛梳理，大学期间学过的量子力学映入我的眼帘。我想，假如用量子力学理论来研究光学，也就是所谓的量子光学，应该是一条新路。之后，我便开始朝着量子光学这一方向瞄准和进击。 这是我一生中最重要的选择。我认为量子光学一定有一片无限广阔的天地。我开始学习量子光学知识，但那时国内相关资料很少，能获得的信息十分有限。恰好当时有一个出国进行学术交流的机会，我以访问学者的身份前往加拿大多伦多大学，在那里，我的眼界一下子打开。我意识到，国外对量子光学的研究从20世纪60年代就已开始，而我是从20世纪80年代开始研究，换句话说，国内的相关研究已经落后了整整20年。 《瞭望》：从落后20年起步，我们的量子光学是如何追赶的？ 郭光灿：在多伦多大学的两年时间里，要学习的东西非常多，因为毕竟有长达20年的漫长征程要追赶。我几乎天天泡图书馆，积累了大量有关量子光学的资料，等回国时，攒下整整一大箱复印资料。 1983年8月，我参加在美国罗彻斯特大学召开的第五届国际量子光学会议，参会的中国学者和学生共有8人，当时大家决心回国后一定要共同推进中国量子光学的学科发展。之后，我成为第一个回国的人，就想兑现诺言，把国内量子光学的“种子”播下。 1984年，我在安徽滁州召集了量子光学的会议，后来被称为“琅琊会议”。这个会扩大了量子光学的影响，并确定今后每两年开一次会。量子光学逐渐被更多人了解，慢慢发展起来。 这一年，我正式开始授课，成为第一个在国内为研究生完整开设量子光学课程的人。当时国内没有量子光学教材，我就自编教材，成为国内第一个写量子光学教材的人。这些工作，起到了普及量子光学、启蒙入门的作用。 为国家未来开启研究量子信息 《瞭望》：你是在什么契机下，从量子光学转入研究量子信息的？ 郭光灿：到20世纪90年代左右，中国量子光学队伍掌握的基础理论，已经赶上我当时在加拿大访学时的国际水平，但作为一个已经相对完善的基础学科，我们很难再做出有大影响的工作。1990年，我在国外文献中读到有关量子信息的研究文章，眼前一亮，觉得这就是我要找的增长点。 一是可以把成熟的量子光学理论用到新兴的量子信息领域。二是当时国外涉足量子信息领域的人比较少，处在起步阶段，这个时候发展中国的量子信息，可以进行赶超。当初在量子光学领域与国外相差几十年需要慢慢追赶，但在量子信息领域，我们与国外相差不过几年，完全有可能弯道超车。 从那时起，我的心态也发生转变，因为量子光学是个人兴趣，量子信息则对国家未来意义重大。我开始坐起“冷板凳”进行研究，直到2001年，我受聘为国家“973计划”项目“量子通信与量子信息技术”首席科学家。 之后，我组建了一个超过50人的研究团队，把国内做相关研究的人都拉进来，历时5年取得丰硕成果，更重要的是培养了一支我国的量子信息队伍。 我们这个项目组先后产生5位院士、9位“973计划”首席科学家，起到了为我国量子信息领域打基础、扩大人才队伍的重要作用，为我国量子信息进入国际第一梯队作出贡献。 《瞭望》：现在，你的攻关方向是什么？ 郭光灿：现在，量子信息开始从实验阶段走向市场阶段，开始了另一种模式、另一种生态的竞争。目前最重要的就是发展量子计算机。量子计算机现阶段可以起到提速作用，但要和经典计算机结合起来，需要相当长一段时间。 可以预见的是，量子计算机不会完全替代电子计算机。将来在生物医疗、金融、城市大脑等方面，可以用量子计算机处理，它同时有利于国家的数字安全。 量子计算发展需良好市场生态支撑 《瞭望》：我们目前面临的国际竞争形势如何？ 郭光灿：目前，美国IBM公司和美国谷歌公司对量子计算通用机都有了发展的“路线图”。同时，国外的市场生态较为良好，如IBM牵头组织了140多家公司组成产业联盟，它研发的量子计算机，这些企业都会应用。只有在应用中发现问题、创造应用场景并及时反馈给研发端，产业才能迭代发展。 我国的量子计算研发处于国际第一阵营，但在应用环节，目前尚未形成良好机制。主要是因为前期投入较大，可能高达几千万元甚至上亿元，而我国尚没有类似的产业联盟分摊成本，影响了量子计算机的应用。产品只有用了之后，才会发现问题，从而不断完善优化，产品才会越来越成熟，发展才会越来越快。如果国外生态一直优于我们，那么我们在应用领域的差距就会被拉大，有可能影响未来量子计算产业发展。 《瞭望》：面对这样的竞争，你有什么建议？ 郭光灿：要加快营造从研发到使用，再到反馈优化研发的市场氛围。 一是建议政府和研发企业共同补贴，培训购买方企业操作，一起促进量子科技产品优化，营造量子计算机发展的良好生态环境。 二是组建同类企业产业联盟，建立行业的量子计算机应用中心。目前阶段，每个公司都花高价购买量子计算机的确没必要，可以在某个行业集中的地区布局，组建应用中心，多个企业都可使用，集中应用、分摊成本。 三是提前布局基础设备、材料等领域，提前研究部署在应用环节可能遇到的基础问题。尤其在市场化过程中，要对所需的基础设备、材料等提早着手。 四是加快人才培养、人员培训、教育科普。目前我们在安徽省合肥市高新技术产业开发区开办了免费的量子计算机培训班，让更多人了解量子计算机的基本知识和使用方法。但目前能做量子计算机的还是少数，建议在高校布局量子科技本科专业，有针对性地培养应用环节人才。 来源：瞭望 原文章作者：中国青年网，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

这是在华为公司举办的《与任正非咖啡对话》活动中，大佬任正非发表的观点。作为知名企业家中的翘楚、世界一流企业华为的掌舵人，他有着非一般的号召力，而他的“区块链无用论”无疑煽动了蝴蝶翅膀，改变了很多人对于区块链的态度与认知。 量子计算机“强”在哪儿？ 俗称的“量子霸权”（又称：量子优越性）并不是指灭霸手上的宝石，拥有了就可以统治世界，称霸地球。它实际上是指，量子计算的运算速度对电子计算速度的碾压。 相较于传统计算机，量子计算机随着量子比特位数的增加，其计算存储能力有着无可比拟的指数级规模拓展。 谷歌研究人员表示：世界第一超算Summit需一万年才能完成的计算，量子计算机仅需3分20秒。他们预测，与摩尔定律的指数速度相比，量子计算机的能力将以“双指数速度”发展，也就是说，数量级不是按照2的幂增长，而是按照2的幂的幂增长。 举例说明 这是一个巨大的迷宫，它有10000条分叉路，但只有一个出口。如果人想要找到出口，必须每一条都走到底，找出那1/10000的可能，这是传统计算机的运算方法； 而量子计算机就好比孙悟空的毫毛分身，他们可以同时出发，而且是以4，16，256，65536……这样的分身速度去寻找出口。这种堪称恐怖的运算能力源于量子计算机的叠加现象，和另一种现象：量子纠缠——在分身寻找出口的同时，所有分身间是能实现经验共享的，也就是每一条分叉的结果，所有其他分身都会知道。 量子霸权将颠覆加密行业？ （理论上） 众所周知，BTC是基于哈希算法SHA-256的私钥/公钥电子签名，现如今的哈希算法具有单方向推导（一个从消息到摘要的不可逆映射，只有正向过程，没有逆向过程）和散列冲突小两个特征，这使得想要破解哈希算法需要2^256次试错。 而量子计算机的叠加和纠缠原理，使得它能以数十亿倍甚至更大的速率（例如：谷歌量子计算机的计算速度是超级计算机的15亿倍），实现暴力破解哈希密码！区块链的“加密”技术是一直以来的共识，但在量子计算机摧枯拉朽般的运算能力下，各种复杂的密码都将显得格外无力。这也是任正非“区块链无用论”的最大论据。 其实，就其破解密码的速度，量子计算机带来的巨变将不止影响区块链领域；更重要的是，它将对科技、金融、通讯、甚至是军事等所有加密行业带来不小的冲击。 如果量子威胁确实存在， 那它还有多久兵临城下？ 目前各国的量子计算机： IBM‘高峰’量子计算机在2021年6月15日正式投入使用一年前的谷歌’无花果‘量子计算机（53个量子比特）中国的九章量子计算机（76个量子比特） 目前最强大的量子计算机就是中国的九章，它成功构建了76个量子比特（据悉，当求解5000万个样本的高斯波色取样时，目前世界最快超级计算机预计耗时6亿年，而“九章”仅需200秒）。这已经是目前全球范围内量子计算的巅峰水平了，但也仅限于应用于高斯波色取样。 研究团队表示：希望能够通过15年到20年的努力，研制出通用量子计算机，以解决一些广泛应用的问题如：密码分析、气象预报、药物设计等，同时进一步探索物理、化学、生物学领域的一些复杂问题。 究其根本，无论你描绘得再天花乱坠，“量子霸权”不过是一种极其理想化的论断，这也是技术水平在想象力所及范围内的巅峰。即使是目前最强大的量子计算机团队的目标，也只是通过15~20年的努力将它应用到一些广泛性的问题上。 可预见地，想要实现0到1的突破，量子计算机必定会经历一段长线而艰巨的发展历程。它也只是一种“停在未来”的状态，仍处于研究研制阶段，技术上依旧有许多不成熟、亟待改善的地方，更不要说要将其实现规模化商业应用，使其与区块链抗衡了。 除了研究开发的问题，量子计算机的运行成本、落地性、应用场景也是影响它普及的重要元素。 成本高昂：对于运行环境要求苛刻 目前量子计算机最大的问题就在于：在外部干扰下量子信息的不稳定性——如果出现一个光子并对量子计算机内一个量子比特进行撞击，那么整个计算过程都会被破坏，该过程称之为退相干。为了稳定D波量子计算机中不稳定的量子态，计算机处理器的温度要冷却到绝对零度以上0.2度，这样的冰点温度会使量子比特周围粒子的运动缓慢下来。 然而想要完成这样的状态，它的成本将是突破天价的标准，据2019年对于量子计算机的成本披露：一个单量子比特的量子计算机成本就高达10000美元，这还没考虑到研发成本；以这个为标准，一个真正有用的通用量子计算机仅硬件成本至少就要100亿美元。 对于一个商业价值未得到证实的机器来说，想要真正应用必须得大幅压缩单位量子比特的成本！但具体怎么实现呢？目前尚未可知。 量子计算机落地性及应用场景 目前，就九章研发团队的预测，我们可以在20年内实现密码分析、气象预报、药物设计等基础领域的应用，那我们再大胆畅想一下，在真正能应用到一些复杂场景时，量子计算机更乐于解决的场景会是什么？人工智能？金融？军事？还是区块链？ 当研发团队以高额成本研制出量子计算机时，会有几个人将攻击的目光卯准正向发展的区块链，亦或是那对比其他行业寥寥而已的数字货币呢？ 再者，即使真的卯准了区块链，那区块链的研发团队在20年间难道不会研发出足以抗衡量子计算机的加密算法么？一切未可知。 科技发展，既有既生瑜何生亮的交锋，也有相辅相成的恩怨。区块链和量子计算机的出现是科技发展的必然过程，至于未来的量子计算机是未来的加密行业的末日或是新生呢？我们一起等等看吧。 作者：探索实验室；来自链得得内容开放平台“得得号”，本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场凡“得得号”文章，原创性和内容的真实性由投稿人保证，如果稿件因抄袭、作假等行为导致的法律后果，由投稿人本人负责得得号平台发布文章，如有侵权、违规及其他不当言论内容，请广大读者监督，一经证实，平台会立即下线。如遇文章内容问题，请联系微信：chaindd123。 原文章作者：链得得，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

最近在网络中看到太多关于加密货币骗局案例，利用区块链的概念甚至宇宙的概念来欺骗老百姓，现在目前要真正的建立区块链技术体系最起码还要等个十年，区块链是在P2P分布式网络的基础上利用哈希算法加密分布式账单的概念，一旦区块链技术体系建立起来的话首先一定要保证绝对的安全性，从物理通讯的角度来说就不能采用电磁技术来通讯，因为电子很容易被黑客劫持并且复制改变电子状态，所以通讯方式采用光子的方式来通讯是最安全的因为光子之间拥有纠缠特性。第二就是超大的算力，要维持这种超大算力的话以传统硅半导体是很难维持的，硅半导体最牛逼的在于逻辑门设计而不是体现在算力方面，量子比特相对于比特更加适合建立区块链体系。所以区块链是量子计算和量子通讯技术发展起来的应用，现在所谓的加密货币仅仅只是击鼓传花的游戏而已。赌徒的心理是自己永远都不可能是最后一个被收割的人，当你存在这种心理的时候其实你就已经被收割了，赚到的钱也只是暂时存到了你的账户上而已，即使你不玩比特币了也会选择其他击鼓传花的游戏，因为你体验到运气给你带来的愉快，一旦上瘾了危机也就来了，要一直好运一定是建立在绝对实力的基础上。 原文章作者：刘倩豪，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

本周三，一个日本科学家团队宣布其在开发使用光子或光粒子的量子计算机上取得关键进展，这种计算机不再需要用于冷却现有机器的超低温环境。 包括日本电报电话（NTT）公司、东京大学和日本理研研究所在内的研究团队开发了一种高性能的“压缩光”源，用于光量子计算的信息传输。 他们的目标是在2030年之前利用这项技术开发出强大的量子计算机。 公私学术界的努力标志着日本在这一领域迈出了重要一步，预计这一领域将对未来几年众多行业的竞争起到至关重要的作用。作为2000亿日元（17.6亿美元）计划的一部分，政府为该项目提供了资金。 由于谷歌和IBM等科技巨头，该领域在很大程度上由美国主导。 研究团队看到了与竞争技术相比性能大幅提升的潜力。“这是一种范式转变，”东京大学工程学院教授、项目经理AkiraFurusawa表示。 光学计算机可以在室温下运行，而无需像其他超导量子计算机一样需要昂贵的冷却设备。 NTT在日本提供光纤互联网服务并继续研究光学技术，利用其在该领域的经验和专业知识进行该项目。 包括NTT在内的研究团队开发了一种光量子计算所必需的高性能的“压缩光”源。（摄影：Daiki Hiraoka） 量子计算机可以处理传统系统无法处理的计算。谷歌在2019年宣布，它在短短3分钟内完成了一项需要最好的经典超级计算机1万年才能完成的任务，从而实现了“量子霸权”。世界各地的公司和研究机构都加入了这场竞赛。 谷歌和IBM正在研究超导量子计算机，这种计算机使用的材料在超低温下电阻为零。在日本，理研和富士通也在进行相关研究。 这项技术正在进步，IBM上个月宣布其开发出具有127个量子位的量子处理器处理器“Eagle”，超越了谷歌的53量子位系统。 但是也存在某些障碍，例如布线，这使得提高超导系统的性能变得困难，其他参与者正在寻求其他可能性。 日立公司（Hitachi）正在开发一种基于硅的量子计算机，这被视为未来大规模系统开发的一条有前途的途径；美国的IonQ在真空室内俘获离子，并于本月宣布计划在其系统中使用钡离子作为量子位。 每种可用的方法都有其优点和缺点。光学系统的优点包括可扩展性和减少功耗。中国科学技术大学去年表示，它已经通过一台基于光的计算机实现了量子霸权。 波士顿咨询集团估计，到2040年，量子计算每年将创造8500亿美元的价值。尽管依旧存在许多挑战，例如处理由噪声引起的错误，但在多个方面取得的进展可能会加速量子技术的应用。C114通信网 余予 原文章作者：C114通信网，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

2016年，IBM 推出了 5 量子位的计算机，而就在昨天，IBM 取得了重大进展，这家公司通过其官方博客宣布了 20 量子位的量子计算机问世，并构建了50 量子比特的量子计算机原理样机。 值得一提的是，现在留给谷歌的时间不多了。今年4月23日，谷歌称要在年底打造出世界上第一台可以超越传统计算机的量子计算机，达成49个量子比特的操控，实现“量子霸权”。眼看着今年即将过去，DT 君不由地替谷歌捏把汗。 以下为本次的 IBM 官方博客全文： 过去数十年基础科学的探索的积累推动了 20 世纪最重要的若干技术进步的实现，尽管这些科学探索的最初目的仅仅是为了拓展人类的认知。例如，当爱因斯坦发现相对论的时候，他不会想到有一天这个理论会成为现代导航系统的重要部分。量子力学也一样。 从最初 IBM 成员 charlie bennett 和其他量子信息科学先驱建立量子信息科学研究社区开始，到现在这一科学研究社区蒸蒸日上，我们一路走来历经了很长时间。今天，这一研究社区取得了重要进展，使得可以验证早期理论预测的实实在在的系统，正在我们的眼前得以搭建。 http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171112/f459a709e3a246259d1a523807602afb.jpeg 图 | IBM 50Q 系统：针对 50 量子比特制造 IBM 的低温恒温器 这一搭建过程的速度是令人瞩目的。就在一年半之前，我们将 5 量子比特的 IBM Q Experience 原理样机放在云端供全世界使用、探索和学习，一年之后，我们又添加了另一台 16 量子比特的装置。 目前，有来自超过 1500 所大学、300 所高中、和 300 所私立机构的 60000 多用户已经注册了 IBM Q experience 账户，总共运行了 170 万次实验。研究团队的成员们使用我们的平台验证他们的想法，发表了 35 篇以上的论文。而这些仅仅是开始。今年 5 月，我们宣布发布 IBM Q，成为工业界第一个搭建可商用的通用型量子计算机的团队。IBM Q 将为商业和科学服务。 今天，我们宣布我们成功的搭建和测试了两种新机器： 1. 基于 20 量子比特的量子计算机，可在年底向客户开放 2. 基于 50 量子比特的量子计算机原理样机，为今后 IBM Q 系统奠定基础。 其中，基于 20 量子比特的量子计算机的相干时间翻倍，由之前的 50us 到达现在平均相干时间 90us。而且这台量子计算计的设计具有可扩展性：基于 50 个量子比特的量子计算机也有相似的表现。通过联合 IBM Q Experience 和外部合作团体，我们的目标是加快证明量子计算机在解决实际问题上的优势。 对于过去一年半我们所建立的这个量子计算“生态系统”，我一直都感到惊叹并且深受鼓舞。同时，我相信我们通过开发 QISKit，可以做的更多。QISKit 是量子信息软件处理工具包，是帮助研究社区最大限度利用量子计算系统的核心。它包括基于 python 语言的建立、操控、显示和研究量子比特的工具，表征量子比特的工具，批处理任务工具和一个可将所需实验编译到真实硬件的编译工具等等。 这个工具包的提高，不仅有我们自己的优化，还有外部开源社区的贡献；同时，它的提高也伴随着我们的社区在科学和技术方面的进步。 http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20171112/c476f47d9d874ba59adb59be5bab2843.jpeg 图 | IBM 20 和 50 量子比特阵列。左图是 20 量子比特系统示意图，中间是 50 量子比特系统示意图，两图同时显示了量子比特之间的关联。这种关联可使 IBM Q 系统具有极大的灵活性，而且可以看出，50 量子比特系统是 20 量子比特系统的自然扩展。右图是第一代 IBM Q 系统的封装芯片，这个芯片在超导量子比特的设计、连接和封装方面都有改进。 尽管现在还为时尚早，但我们很看好自己可以实现量子计算的真正潜能。过去一年的成就使我们更加乐观，量子计算将会在即将到来的一年为化学、最优化和机器学习打开新的大门。处在量子信息技术历史上的这一阶段，我们应当尽情享受；我们真正的在重新发展计算科学！ -End- 编辑：Alex 校审：黄珊 原文章作者：DeepTech深科技，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

北京百度网讯科技有限公司日前公开“基于量子电路的数据处理方法及装置、电子设备和介质”专利，涉及量子计算领域，尤其涉及数据处理技术领域，申请号CN202110768782.3，申请公布号CN113496285A。 天眼查App显示，该专利实现方案为：获取n量子比特系统的待求解的哈密顿量，n为正整数；确定可作用于n量子比特的待优化的量子电路；获取n量子比特的混态，该混态为多个正交的计算基态的概率混合；将n量子比特的混态输入量子电路，以基于量子电路输出的量子态对哈密顿量进行测量，得到期望值；基于期望值对该量子电路所对应的参数进行优化，以得到参数优化后的量子电路；以及将多个正交的计算基态中的相应的计算基态输入优化后的量子电路，以得到该哈密顿量相对应的特征态。 https://p4.itc.cn/images01/20211014/7dc10e9ddccd45bcb78ab48c8a80f8db.png 原文章作者：科技边角料Pro，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

http://p0.itc.cn/images01/20201106/da6162429a4e4650940d327724ca63b9.png 量子力学是人类探究微观世界的重大成果。量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。量子科技的发展不仅成为信息革命的理论基础，更为量子计算开拓了可能。 一、可控的量子叠加和纠缠是算力跃升的源泉 量子计算是基于量子态受控演化的一类计算技术，其巨大的信息携带能力和超强的并行处理能力使得量子计算成为颠覆未来的计算模式。 量子计算机与经典计算机最大的区别在于存储、运算的对象不同。经典计算机通过控制晶体管电压的高低来处理比特信息，即完成0或1的信息处理。量子计算机则采用量子比特作为基本单元存储信息。相较于经典计算机通过控制电路的开关来处理信息，量子计算机可以利用粒子量子态的叠加与纠缠的特性，实现指数量级的性能提升。叠加的特性意味着量子比特可以同时包含0和1信息。这意味着普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个，而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。量子纠缠的特性意味着当任一量子比特状态发生改变，其他所有的量子比特也发生对应的状态改变。多个量子比特直接相互关联的特性让量子比特得以实现更为复杂的逻辑运算。 二、量子计算即将超越当前算力极限点 量子计算的发展总体分为三大阶段。 理论探索期。二十世纪七八十年代以前是量子计算的理论探索时期，1982年，美国物理学家Paul A.Benioff提出量子计算机概念。1985年，英国牛津大学教授David Elieser Deutsch首次提出的量子图灵机构架以及证明量子加速的算法，验证了量子计算并行的可能性。 算法研究期。二十世纪九十年代，量子计算进入到了编码算法研究期。1992年Deutsch和Jozsa提出的D-J量子算法，推进量子计算领域的飞速发展。1994和1996年，Shor整数分解问题的量子算法和Grover数据库搜索算法的提出进一步凸显出量子计算对于特定问题解决的巨大优势，坚定了科学家深入研究量子计算机的决心。 技术突破期。如今，量子计算进入技术突破期。1998年Bernhard Omer提出量子计算编程语言后，量子计算机可编程的序幕拉开。IBM、谷歌、微软等科技巨头积极布局，开展量子计算的技术验证和原理机研制。2013年加拿大D-Wave系统公司发布了量子计算设备，率先开启量子计算机商业化进程。2018年Intel和Google分别测试了49位和72位量子芯片。2019年，IBM发布最新IBM Q System One量子计算机。量子计算装置将有望在特定测试案例上表现出超越所有经典计算机的计算能力。当前世界算力极限点将会被不断突破，新的计算能力跃升时代即将开启。 三、量子计算将成为信息时代的秩序颠覆者 摩尔定律时代，芯片上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月会增加一倍，性能也将提升一倍。但是随着芯片元件集成度的不断提高，元器件尺寸的不断缩小，经典物理世界的规律将不再适用。且随着单位体积芯片计算能力的提升，热量损失不断增加，摩尔定律逐渐失效。后摩尔时代，量子计算将成为突破传统芯片性能极限的标志性技术，以传统芯片为核心的现代电子信息制造体系将因量子芯片的诞生而发生革命性重塑。 量子计算的到来将给现代网络安全带来巨大冲击，自20世纪90年代以来，非对称加密方式RSA是用于网络数据传输、身份认证、在线支付等互联网应用的主要加密方式。传统计算机需要花费上万年才能破解RSA加密密钥，在理论上保障了信息传递的安全性。而量子计算强大的并行计算能力仅需几分钟便可完成密码的破译，网络安全、隐私安全乃至国家安全正面临前所未有的量子挑战。 如果增至300个量子位，量子计算机的存储量将比地球上所有原子数量还要多，现实中的每一个细节可以在虚拟世界中完全克隆。不论是在人工智能、信息安全、加密通信领域，还是在基础科研、化工能源、太空探索等领域，量子计算将给世界带来颠覆性改变。 未来，量子计算的发展将在理论上突破摩尔定律的极限，重塑信息时代建立起来的规则，人类的社会生产生活方式将发生颠覆性改变。我们要做好准备，迎接充满不确定的量子时代！ 本文作者： 人工智能产业研究中心副总经理 邹德宝 人工智能产业研究中心高级分析师 杜欣泽 人工智能产业研究中心高级分析师 卢娟 更多行业案例及其特点，请关注“赛迪顾问”公众号，获取最新动态。 原文章作者：赛迪顾问，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

澎湃新闻记者 程婷 澎湃新闻从中国科学技术大学获悉，12月21日，美国物理学会Physics网站公布了2021年国际物理学领域十项重大进展，中科大潘建伟、朱晓波、陆朝阳等完成的“祖冲之二号”和“九章二号”量子计算优越性实验与美国宇航局“帕克”太阳探测器首次飞越太阳的日冕层、费米国家加速器实验室发现基本粒子缪子的行为和标准模型理论预言不相符等十项研究成果入选。 10月25日，著名物理学期刊《物理评论快报》刊发中国科学技术大学潘建伟院士团队关于量子计算的两大成果。其中，他们成功构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，实现对“随机线路取样”问题的快速求解，比目前最快的超级计算机快数万倍，使得我国首次在超导量子体系达到“量子计算优越性”里程碑。在光子体系，他们在世界首个达到“量子计算优越性”的“九章”光量子计算原型机的基础上，研制出113个光子144模式的“九章二号”，实现了相位可编程功能，对“高斯玻色取样”问题的求解速度比目前最快的超级计算机快亿亿亿倍，再次刷新世界纪录。 这一系列成果使我国成为目前国际上唯一同时在两种物理体系均达到“量子计算优越性”里程碑的国家。美国物理学会评价认为，中国科学技术大学研究团队在与谷歌、IBM等竞争中脱颖而出，提供了令人信服的实验论据，在他们的超导和光学量子计算机展示了卓越的量子计算优越性。 责任编辑：钟煜豪 图片编辑：张同泽 校对：刘威 原文章作者：澎湃新闻，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

驱动中国2021年12月22日消息，美国物理学会Physics网站公布2021年国际物理学领域十项重大进展，中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、陆朝阳等完成的“祖冲之二号”和“九章二号”量子计算优越性实验与美国宇航局“帕克”太阳探测器首次飞越太阳的日冕层、费米国家加速器实验室发现基本粒子缪子的行为和标准模型理论预言不相符等10项研究成果入选。 http://i1.go2yd.com/image.php?url=YD_cnt_0_016cjAsKSXir 今年10月25日，著名物理学期刊《物理评论快报》刊发潘建伟院士团队关于量子计算的两大成果。其中，他们成功构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，实现对“随机线路取样”问题的快速求解，比目前最快的超级计算机快数万倍，使得我国首次在超导量子体系达到“量子计算优越性”里程碑。 原文章作者：一点资讯，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

关注风云之声 提升思维层次 导读 量子计算的重要性，在于它可能解决传统无法解决的问题，而不是以另一种方式去解决那些已经解决的问题。如果你理解到这一层，你的知识水平就超过了99%的人。 视频链接： 西瓜视频： 本视频发布于2021年3月26日，播放量近80万 精彩呈现： 关于中国的量子计算机“九章”，我已经讲过几次了（量子计算机不是计算机？键盘侠们会对美国这样说吗？| 袁岚峰 ）。最近我发现需要再讲一次，因为这个问题在某种程度上把院士都搞糊涂了。 事情是这样的：北京大学地球与空间科学学院涂传诒院士在微信公众号上发了两篇文章（杂谈｜是量子计算，还是光学实验？ 和对“九章-光量子计算机” 的理解 ），认为九章只是个物理实验，不是个计算机，跟量子计算无关。2021年3月17日，九章论文的作者陆朝阳和潘建伟发了一个《“九章”作者对涂传诒先生等若干网络评论文章的回复 | 墨子沙龙 》。 这事最基本的图景是：我们非常尊敬涂院士在自己的专业领域即“空间物理学、太阳风湍流、太阳风动力学与日球层物理”的贡献，同时对于老爷子81岁高龄还在关心前沿科技、认真查文献、找资料的精神，也十分敬佩。不过隔行如隔山，术业有专攻，老爷子对量子计算确实远不是内行，在两篇文章中出现了不少误解。 https://p6.itc.cn/q_70/images03/20210402/d150e69e5add41bb92c5141ba55fd7d6.png 中国科学院网站上对涂传诒的介绍http://casad.cas.cn/sourcedb_ad_cas/zw2/ysxx/dxb/200906/t20090624_1804290.html 下面，我们从根源上来介绍量子计算。当你懂得了正确的是什么，自然就获得了剖析错误的能力。 最基本的，当你的计算机不够用时，该怎么办？显而易见的回答是，换更快的计算机。 但重点在于，有些问题是换更快的计算机解决不了的，因为这些问题的计算量是指数增长的。把指数函数和多项式函数的图像对比一下就会发现，指数比多项式增长得快得多。 https://p5.itc.cn/q_70/images03/20210402/18f236d7ab1d4b7781211be644e41fb1.png 指数增长与多项式增长 如果一个问题的计算量是2的n次方，这里的n是问题的规模，比如分解因数时待分解的数字的位数，那么即使你换了一个速度是原来两倍的计算机，你也只能比原来多算一位。即使你换了一个速度是原来1024倍的计算机，你也只能比原来多算10位。大自然或者出题人稍微增加一下问题的规模，就会把你甩得连尾灯都看不见。 这样的问题，我们就称为不可解决的，或者不可有效解决的，或者不可快速解决的，或者困难的。诸如此类的说法，实际的意思都是：这个问题的计算量是指数增长的。与之相对，计算量多项式增长的问题就称为可以解决的，或者可以有效解决的，或者可以快速解决的，或者容易的，诸如此类。 因此，基本的区分就是：多项式增长 = 容易，指数增长 = 灾难。如果你理解到这一层，你的知识水平就超越了90%的人。 https://p7.itc.cn/q_70/images03/20210402/9e48867c205b4c648d55110252d84882.png 多项式增长 = 容易 https://p3.itc.cn/q_70/images03/20210402/5cf2515cf7dd44a0814d9badaca3e618.png 指数增长 = 灾难 这个分类叫做计算复杂性（computational complexity），或者计算复杂度。计算复杂性的分类有个妙处，就是它非常稳定。比如说把计算量减缩1000倍，不可解决的问题依旧是不可解决。 了解了这些背景之后，核心问题来了：有没有可能通过改变计算机的物理体系，把不可解决的问题变成可以解决？ 这是个非常有趣的问题。大家都知道，计算机可以用不同的物理体系来实现。从古代的算筹、算盘到近代的机械式计算机，再到现代的电子管计算机与晶体管计算机，硬件在不断演化。但是，这种进步能不能改变计算复杂性呢？ 回答是不能，因为这些进步的效果只是让计算的每一步变得更快，但原来需要多少步现在还是需要多少步。所以不可解决的问题依旧是不可解决，不会因为你从算盘进步到超级计算机就改变这个定性。这个命题非常重要，它有个正式名称“扩展的丘奇-图灵论题”（extended Church-Turing thesis），丘奇和图灵是两位伟大的数学家。 https://p6.itc.cn/q_70/images03/20210402/e815dac6830049dd9107c6097a2d0993.png 阿隆佐·丘奇（ Alonzo Church，1 903 - 1955） https://p8.itc.cn/q_70/images03/20210402/c915fba16b4e495fb007d14a909dac98.png 阿兰·图灵（ Alan Mathison Turing，1 912 - 1954） 但近40年来，出现了一个石破天惊的新回答：有一种新的物理体系有可能把不可解决的问题变成可以解决，它就是——量子计算机！ 对于完全没有基础的同学，我来稍微解释一下。量子这个词来自量子力学，量子力学是一种基础物理学理论。跟量子相对的传统方法，叫做“经典”。量子之所以有可能做到经典做不到的事情，是因为量子力学有三个违反日常直觉的性质（让中央集体学习的量子科技究竟是啥？这个科普我已经做了五年（二）量子力学三大奥义 | 袁岚峰 ）：叠加、测量和纠缠（让中央集体学习的量子科技究竟是啥？这个科普我已经做了五年（三）量子纠缠 | 袁岚峰 ）。 量子计算机的逆天之处在于，它有可能通过执行某种快速的量子物理过程，获得跟这个过程对应的数学难题的解。用经典计算机计算这个数学问题的时间是指数时间，用物理过程获得结果的时间却是多项式时间。这种“抄捷径”，就是量子计算机的优势。 所以量子计算的重要性，在于它可能解决传统无法解决的问题，而不是以另一种方式去解决那些已经解决的问题。如果你理解到这一层，你的知识水平就超过了99%的人。 人们已经提出了若干种量子算法，每个算法其实就是对某个问题设计出的捷径。例如用经典算法分解因数是困难的，但用量子算法分解因数是容易的（让中央集体学习的量子科技究竟是啥？这个科普我已经做了五年（四）量子因数分解与破解密码 | 袁岚峰 ）。所以在理论层面，量子计算的形势大好。 不过真正的困难在实验层面：我们真的能实现这种优势吗？我们能不能造出一台量子计算机，它在至少一个问题上超越经典计算机？ 对此的回答，绝不是显而易见的。在真正造出一台这样的量子计算机之前，不能排除这样的可能：这件事在理论上似乎可行，但在实践中总是因为各种各样的障碍而无法实现。 如果各种技术方案总是功败垂成，那么人们就会想：有没有可能，在这背后有某种深刻的原理在阻止我们超越经典计算机？这些都是需要实际去做才能知道的。 了解了这些背景，终于可以解释九章做的是什么了：它是目前最明确的超越经典计算机的量子计算机。用术语来说，这叫做实现“量子优越性”（quantum advantage）或者“量子霸权”（quantum supremacy）。 九章实现量子优越性之后，合理的推断就是：既然有一个问题可以实现量子优越性，当然就可以有更多。验证了这个存在性之后，我们的天地就无限广阔了。如果你理解到这一层，你的知识水平就超越了99.9%的人。 回想一下前面说的扩展丘奇-图灵论题，九章就是推翻这个论题的最强有力的证据。换句话说，九章让整个量子计算学术界建立了信心。 下面，我们来介绍九章具体执行的任务。它叫做“玻色子取样”（boson sampling），即发出若干个光子，经过复杂的光路后，探测每一个出口有多少个光子出去。一个流行的比喻是，它好比光子的“高尔顿钉板”（Galton’s board）。 https://p6.itc.cn/q_70/images03/20210402/f1147835d53146f59015ae53023e643f.png 阿伦森与阿尔希波夫论文图1，高尔顿钉板 提出玻色子取样的，是一篇2013年的论文《线性光学的计算复杂性》（The Computational Complexity of Linear Optics），作者是斯科特·阿伦森（Scott Aaronson）和他的学生亚历克斯·阿尔希波夫（Alex Arkhipov）。阿伦森当时是MIT电子工程与计算机科学系的教授，现在是德州奥斯汀大学计算机科学系的教授。这篇文章的图1，就是高尔顿钉板。 https://p9.itc.cn/q_70/images03/20210402/350f0dffeace4eaa8d5c8b2fdf00c6c5.png 斯科特·阿伦森（https://www.cs.utexas.edu/people/faculty-researchers/scott-aaronson） 然而玻色子取样真正的威力，是它跟高尔顿钉板的区别。高尔顿钉板的球是经典粒子，各个球之间是独立的。但玻色子取样的光子是量子粒子，它们之间是会干涉的。 平时常见的光的干涉现象，是单个光子自己跟自己干涉。但玻色子取样实验中的多个光子之间会发生多光子干涉，导致更奇妙的效应。 用物理学术语来说，这叫做“Hong-Ou-Mandel凹陷”（Hong-Ou-Mandel dip）。这三位作者都是罗切斯特大学的物理学家，Hong是韩国人洪廷基（Chung Ki Hong），Ou是华人区泽宇。 他们在1987年发现，两个相同的光子在同时经过一个分束器之后，会变得纠缠起来。最初这两个光子一个从左边来，一个从右边来。经过分束器之后再去测量它们，就会发现或者两个都在左边，或者两个都在右边，但不可能一个在左一个在右。阿伦森与阿尔希波夫论文的图3，就是这个Hong-Ou-Mandel凹陷。 https://p5.itc.cn/q_70/images03/20210402/2587f22de1e54ef6862836fdcd515ec4.png 阿伦森与阿尔希波夫论文图3，Hong-Ou-Mandel凹陷 这是一种纯粹的量子力学效应，在经典世界里是不可能出现的。玻色子取样，就是把Hong-Ou-Mandel凹陷推广到更多的光子。最终，从各个出口出来的光子会满足一个非常复杂的分布，如下图所示。 https://p6.itc.cn/q_70/images03/20210402/4be8eebe536e4a5e8ed7663f8797c14d.png 玻色子取样的概率分布 最下面那个公式（3.66），就是玻色子取样的概率分布。这个公式中分子上的Per(As)，是As这个矩阵的“积和式”（permanent）。分母上的s1!直到sm!，是s1直到sm的阶乘（factorial）。 如果你不知道积和式和阶乘是什么，请去看我以前的文章和视频（量子计算机不是计算机？键盘侠们会对美国这样说吗？| 袁岚峰 ）。重点在于，积和式的计算是一个困难的问题，所以这个概率分布对于经典计算机是困难的。如果我们能把光子数推到足够大，超级计算机已经算不动了，而物理装置依旧能够快速取样，那么就实现了量子优越性。 这需要达到多少个光子呢？阿伦森和阿尔希波夫的估计是，到20至30个光子就可能超越经典计算机。 九章实际做到了多少呢？平均光子数是43，最多达到76，远远超过预期。所以最终的结果是：九章用200秒取样了5千万次，而现在最强的超级计算机取同样多的样需要6亿年，九章超过了它一百万亿倍！ 我们来总结一下，九章的重要性至少包括三个层面。 在原理层面，它是推翻扩展丘奇-图灵论题的现有最强的证据。 你也许想问，不扩展的丘奇-图灵论题说的是什么？回答是，原始的丘奇-图灵论题说的是，任何物理体系可计算的数学问题都是一样多的。而扩展的丘奇-图灵论题，说的是任何物理体系可有效计算的数学问题都是一样多的。请注意，可计算和可有效计算是不一样的。前者是指可以在有限的时间内得出结果，无论这个时间是多长，而后者是指这个时间是多项式增长的。 现在普遍认为丘奇-图灵论题是正确的，而扩展丘奇-图灵论题是错误的。也就是说，量子计算机和经典计算机可计算的问题是一样的。但在这些可计算的问题中，量子计算机可以把一些不可有效计算的问题变成可以有效计算。 在实用层面，玻色子取样目前还没有实用价值，但将来可能会有。例如药物分子筛选对应某种图论问题，而这种图论问题又可能对应玻色子取样问题，因此将来有可能用九章加快药物研发。如果我们真的通过这种方法制造出了新药，难道会有人因为所谓“它不是计算机”而拒绝吃药吗？ 在技术层面，中国科学家在研发九章的过程中发展了大量的新技术，如最好的量子光源、最好的干涉技术、最好的锁相技术、最好的单光子探测器等等。这些技术会扩展到其他地方，例如量子雷达（高空大气与量子雷达 | 窦贤康 ）、量子卫星、“隔墙观物”（千米之外，如何实现隔墙观物 | 墨子沙龙 ）和“雾里看花”（单光子相机：如何实现“雾里看花” | 徐飞虎 ）。 如果以上这些你全都理解了，我相信你的知识水平已经超越了99.99%的人。回头再看各种常见的对量子计算机的误解，你都能够一眼看破。 最后，对于一个新科技，我们有两种态度。一种是：我不懂，也不想学！这东西肯定不行！你们肯定是假的！另一种是：我要去认真学习，了解原理，甚至投身其中。你愿意选择哪一种呢？ 扩展阅读： 量子计算机不是计算机？键盘侠们会对美国这样说吗？| 袁岚峰 “九章”作者对涂传诒先生等若干网络评论文章的回复 | 墨子沙龙 让中央集体学习的量子科技究竟是啥？这个科普我已经做了五年（二）量子力学三大奥义 | 袁岚峰 让中央集体学习的量子科技究竟是啥？这个科普我已经做了五年（三）量子纠缠 | 袁岚峰 让中央集体学习的量子科技究竟是啥？这个科普我已经做了五年（四）量子因数分解与破解密码 | 袁岚峰 高空大气与量子雷达 | 窦贤康 千米之外，如何实现隔墙观物 | 墨子沙龙 单光子相机：如何实现“雾里看花” | 徐飞虎 背景简介 ：袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学院科学传播研究中心副主任，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，中国科普作家协会理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。 责任编辑：杨娜 原文章作者：风云之声，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

【新朋友】 【可可英语】加关注 【老朋友】点击手机右上角图标【转发分享】内容 中英文本 High-tech finance 高科技金融 Quantum for quants 量化交易量子化 Wall Street's latest shiny new thing: quantum computing 华尔街新宠：量子计算 The finance industry has had a long and profitable relationship with computing. It was an early adopter of everything from mainframe computers to artificial intelligence. For most of the past decade more trades have been done at high frequency by complex algorithms than by humans. Now big banks have their eyes on quantum computing, another cutting-edge technology. 金融业和计算技术长期保持着有利可图的关系。在采用从大型主机到人工智能等各种技术时，这个行业都是领头羊。在过去十年的大部分时间里，由复杂算法驱动的高频交易的交易量已经超过了人工交易。现在，大银行又盯上了另一项尖端技术——量子计算。 This is the idea, developed by physicists in the 1980s, that the counter-intuitive properties of quantum mechanics might allow for the construction of computers that could perform mathematical feats that no non-quantum machine would ever be capable of. The promise is now starting to be realised. Computing giants like Google and IBM, as well as a flock of smaller competitors, are building and refining quantum hardware. 上世纪80年代物理学家提出，借助量子力学种种与直觉相悖的特性或许可以发明出量子计算机，实现非量子计算机永远无法企及的运算壮举。这一愿景现已开始逐渐演变为现实。谷歌和IBM等计算巨头以及一大批较小的竞争对手都在打造和完善量子硬件。 http://p9.itc.cn/q_70/images03/20210112/d624b2f9207b4e7bb4b831a06fbba9c7.png Quantum computers will not beat their classical counterparts at everything. But much of the maths at which they will excel is of interest to bankers. At a conference on December 10th William Zeng, head of quantum research at Goldman Sachs told the audience that quantum computing could have a "revolutionary" impact on the bank, and on finance more broadly. 量子计算机虽然并不会在所有领域都能击败经典计算机，但它们擅长解决的许多数学问题却让银行家颇感兴趣。在12月10日的一次会议上，高盛集团的量子研究负责人威廉·曾告诉听众，量子计算可能给这家银行以及更广泛的金融产业带来“革命性”影响。 Many financial calculations boil down to optimisation problems, a known strength of quantum computers, says Marco Pistoia, the head of a research unit at JPMorgan Chase, who spent many years at IBM before that. Quantum quants hope their machines will boost profits by speeding up asset pricing, digging up better-performing portfolios and making machinelearning algorithms more accurate. A study by BBVA, a Spanish bank, concluded in July that quantum computers could boost credit-scoring, spot arbitrage opportunities and accelerate so-called "Monte Carlo" simulations, which are commonly used in finance to try to model the likely behaviour of markets. 马可皮斯托亚是摩根大通研究部门的负责人，曾在IBM工作多年，他表示，许多金融运算都可以归结为最优化问题，而这正是量子计算机的一个已知强项。有量子计算加持的量化投资机构希望通过加速资产定价、挖掘表现更好的投资组合、提高机器学习算法的准确性来提升利润。西班牙对外银行（BBVA）在7月完成的研究称量子计算机可以增强信用评分、发现套利机会并加速“蒙特卡罗模拟——金融业广泛使用这种模拟来预测市场动向。 词语解释 1.boil down to 归结为 Most of the crimes may boil down to a question of money. 大多数犯罪都可以归结为金钱问题。 2.be capable of 能够 For a robot itself to be capable of making moral judgments seems a more distant goal. 对于机器人自己，能够做出道德判断似乎是一个更遥远的目标。 原文章作者：可可英语，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

https://p3.toutiaoimg.com/large/tos-cn-i-qvj2lq49k0/308d6d36be264c509353d193319559cc 桑迪亚国家实验室已经为量子计算机设计了一种更快、更精确的测试方式，如上图所示。资料来源:桑迪亚国家实验室的Bret Latter 量子计算机和体育选秀状元有什么共同之处?这两家公司都吸引了许多人才的关注。量子计算机是一种可以比超级计算机更快地执行某些任务的实验机器，就像年轻的运动员一样，人们一直在评估它们有朝一日成为改变游戏规则的技术的潜力。 现在，科学家侦察人员有了他们的第一个工具，可以对一项前瞻性技术执行现实任务的能力进行排名，揭示其真正的潜力和局限性。 桑迪亚国家实验室设计了一种新的基准测试，可以预测量子处理器运行特定程序不出错的可能性有多大。 所谓的镜像电路方法，今天发表在《自然物理学》杂志上，比传统测试更快、更准确，帮助科学家开发的技术最有可能导致世界上第一个实用的量子计算机，这将大大加快医学、化学、物理的研究，农业和国家安全。 到目前为止，科学家们一直在测量随机操作的障碍赛表现。 但根据这项新研究，传统的基准测试低估了许多量子计算错误。这可能会导致人们对量子机器的强大或有用程度产生不切实际的期望。镜像电路提供了一种更精确的测试方法。 镜像电路是一种计算机程序，它执行一组计算，然后将其逆转。 计算机科学家Timothy Proctor是桑迪亚量子性能实验室的成员，参与了这项研究，他说:“在量子计算领域，只使用随机、无序的程序来衡量性能是一种标准做法，而我们的结果表明，这样做不是一件好事。” 新的测试方法也节省了时间，这将有助于研究人员评估日益复杂的机器。大多数基准测试通过在量子计算机和常规计算机上运行同一套指令来检查错误。如果没有错误，结果应该是匹配的。 然而，由于量子计算机执行某些计算的速度比传统计算机快得多，研究人员可以花很长时间等待普通计算机完成。 然而，使用镜像电路时，输出应该始终与输入相同，或者进行一些有意的修改。因此，科学家无需等待，可以立即检查量子计算机的结果。 新方法揭示了传统绩效评估的缺陷 Proctor和他的同事发现，随机测试忽略或低估了错误的复合效应。当一个错误变得更糟时，它会随着程序的运行而变得更糟，就像一个外接球员跑错了路线，随着比赛的进行，偏离了他们应该在的位置越来越远。 桑迪亚发现，通过模拟功能程序，最终结果往往比随机测试显示的差异更大。 普罗科特说:“我们的基准测试实验显示，当前量子计算机在结构化程序上的表现比以前所知的更加多变。” 镜像电路的方法也让科学家们对如何改进现有的量子计算机有了更深入的了解。 “通过将我们的方法应用到当前的量子计算机上，我们能够了解到很多关于这些特定设备所遭受的错误的信息——因为不同类型的错误对不同的程序有不同程度的影响，”Proctor说。“这是首次在许多量子位处理器中观察到这些效应。我们的方法是第一个大规模探测这些误差效应的工具。” 原文章作者：量子工程学习，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

12月4日，许多媒体报道了一个量子计算的大成果：中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳等人构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。也就是说，超级计算机需要一亿年完成的任务，“九章”只需一分钟。同时，“九章”也等效地比谷歌去年发布的53个超导比特量子计算机原型机“悬铃木”快一百亿倍。 然而，很多读者在惊叹这一重大科研成果的同时，却对其中的原理、成果的意义、量子计算机的应用前景不明就里，甚至有读者反映，“每个汉字都认识，但还是不懂”。为此，本报记者采访了相关专家，尝试揭开“九章”神秘的面纱，了解量子计算机的原理。 1 什么是量子计算机 “量子计算机是用量子力学原理制造的计算机，目前还处于很初步的阶段。相应的，现有的我们在用的计算机被称为经典计算机。”中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室副研究员袁岚峰一直致力于科普写作，他告诉记者，两者的计算形式不一样，“电脑通过电路的开和关进行计算，而量子计算机则是以量子的状态作为计算形式。” 我们日常使用的电脑，不管是屏幕上的图像还是输入的汉字，这些信息在硬件电路里都会转换成1和0，每个比特要么代表0，要么代表1，这些比特就是信息，然后再进行传输、运算与存储。正是因为这种0和1的“计算”过程，电脑才被称为“计算机”。 而量子计算，则是利用量子天然具备的叠加性，施展并行计算的能力。“量子力学允许一个物体同时处于多种状态，0和1同时存在，就意味着很多个任务可以同时完成，因此具有超越计算机的运算能力。”中科大教授陆朝阳说，每个量子比特，不仅可以表示0或1，还可以表示成0和1分别乘以一个系数再叠加，随着系数的不同，这个叠加的形式可能性会很多很多。 “目前的量子计算机使用的是如原子、离子、光子等物理系统，不同类型的量子计算机使用的是不同的粒子，这次的‘九章’使用的是光子。”袁岚峰说。 袁岚峰告诉记者，量子计算机并不是对所有的问题都超过经典计算机，而是只对某些特定的问题超过经典计算机，因其对这些特定的问题设计出高效的量子算法。“对于没有量子算法的问题，例如最简单的加减乘除，量子计算机就没有任何优势。” 2 “九章”到底长什么样 在中国科学技术大学光量子实验室，记者见到了确立中国量子计算优越性的“九章”。 从外观上看，与其说它是计算机，倒不如说是一台敞开式的运算系统：实验桌上3平方米左右的格子里摆满了上千个部件，“这些都是量子计算机原型机的光路”，潘建伟研究组的苑震生教授说，“正是通过我国自主创新的量子光源、量子干涉、单光子探测器等，我们构建了76个光子的量子计算原型。” 另一张桌子上，摆放着“九章”的接收器。“如果你站在两张桌子之间，就意味着你置身于‘九章’之中”。 原来，神秘的“九章”就是一堆光路和接收装置。 袁岚峰告诉记者，光学是实现量子计算的一种手段，跟超导、离子阱、核磁共振等很多其他手段并列。“中国科技大学把光学这种手段带到了世界的中心，大大扩展了学术界对这种手段上限的估计，这是这项成果在技术上的重要意义。” 3 “九章”确立的“量子计算优越性”有多厉害 “九章”的成果，就是实现了量子计算优越性。“量子计算机在某个问题上超越现有的最强的经典计算机，被称为‘量子优越性’或者叫‘量子霸权’。” 袁岚峰随后解释说，“实际上，‘量子霸权’是一个科学术语，跟国际政治无关。它指的是量子计算机在某个问题上远远超过现有的计算机。” 基于量子的叠加性，许多量子科学家认为，量子计算机在特定任务上的计算能力将会远超任何一台经典计算机。2012年，美国物理学家John Preskill将其描述为“量子计算优越性”或称“量子霸权”。2019年，谷歌第一个宣布实现了量子优越性。他们用的量子计算机叫作“悬铃木”，处理的问题大致可以理解为：判断一个量子随机数发生器是不是真的随机。 “谷歌造出的‘悬铃木’包含53个量子比特的芯片，花了200秒对一个量子线路取样一百万次，而现有的最强的超级计算机完成同样的任务需要一万年。200秒对一万年，如果这是双方的最佳表现，那么确实是压倒性的优势。”袁岚峰说，“九章”跟“悬铃木”的区别，一是处理的问题不同，二是用来造量子计算机的物理体系不同。“九章”用的是光学，“悬铃木”用的是超导。“这两个没有孰优孰劣，只是不同的技术路线。” “‘九章’在同样的赛道上，比‘悬铃木’快一百亿倍，这就是等效速度，也意味着我国在量子计算上实现了‘量子霸权’”。袁岚峰进一步解释说，“九章”的成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的“第一方阵”地位。这是因为有“悬铃木”在前，“九章”毕竟是第二个，所以只是说中国跟美国相差不远。“而在量子通信方面，我们就不说什么‘第一方阵’了。因为那里没有方阵，中国明确是世界最先进的。” 4 何谓高斯玻色取样 所有的报道中都提到，“‘九章’处理‘高斯玻色取样’的速度比目前最快的超级计算机‘富岳’快一百万亿倍”。那么，什么是高斯玻色取样？ “玻色取样是用来展示量子计算优越性的特定任务中的一项，一直被科学家寄予厚望。”袁岚峰说，“大致可以理解为，一个光路有很多个出口，问每一个出口有多少光出去。” 由于量子力学赋予了光子很多匪夷所思的性质，使得光子的不同路径之间，不但可以相互叠加，也可以相互抵消，具体结果视情况而定，非常复杂。“在面对这样的难题时，玻色取样装置就有了用武之地。由于它像计算机一样，能够在较高的精度上解决特定的数学问题，同时又应用了光子的量子力学特性，所以可以称作是一种‘光量子计算机’。”袁岚峰说。 此次，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功研制出的“九章”，和之前的玻色取样机的主要区别，在于输入的光子状态，也就是对从前的“玻色取样”装置进行升级。“玻色取样机输入的是一个个独立的光子，而‘九章’输入的是一团团相互关联的量子光波。”袁岚峰说，因此，“九章”比经典计算机快很多倍，真正体现出了“量子计算优势”。 5 量子计算机要不要装系统 “量子计算机本身就是一套‘系统’。”中国科学技术大学林梅教授说，独立的光学组件提供了硬件，复杂的光路结构则决定了它的“算法”。“例如，以光子作为量子比特的量子计算机，需要能够产生光子的单光子源，能够改变光子状态、完成‘算法’的特定光路结构，还需要单光子探测器对光子的最终状态进行观测。” 据了解，对于量子计算机的控制，依旧需要通过普通电脑进行信息的输入和输出。工作人员需要在普通电脑上输入初始数据，数据在量子计算机控制系统中进行复杂的转换和运算，最后得到的结果会再传输回工作人员的普通电脑上。 6 量子计算机距离实用还有多远 量子计算机能不能处理有实用价值的问题？答案是：能。 “例如因数分解，量子计算机就是有快速算法的。因数分解的困难性是现在最常用的密码体系RSA的基础，所以量子计算机能快速进行因数分解，就意味着能快速破解密码。”袁岚峰说，“问题只是在于，现有的量子计算机只能分解很小的数，还不足以破解实用的密码。所以在实现量子优越性之后，下一个重要的目标就是针对一个有实用价值的问题，造出超越经典计算机的量子计算机。” “火车刚发明的时候，连马车的速度都赶不上；飞机刚发明的时候，只能在天上坚持飞1分钟；量子计算机刚发明的时候，计算过程也坚持不了几分钟。”袁岚峰说，量子计算发展到今天，我们研制出的“九章”不仅速度快、稳定性高，而且有着潜在应用价值。“不管量子计算机现在有多么初级，总有一天，它会像曾经的火车和飞机一样，一步一步向我们走来。也许将来，我们能够用光学实现真正强大的量子计算机，也就是可编程的、能处理很多有实用价值问题的量子计算机。” 7 科学界如何评价“九章” “九章”问世后，赢得科学界一致肯定，《科学》杂志审稿人认为，此项成果是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。 德国马普所所长、沃尔夫奖和富兰克林奖章得主Ignacio Cirac称，“总体来说，这是量子科技领域的一个重大突破，朝着研制比经典计算机具有量子优势的量子设备迈出了一大步。”奥地利科学院院长、沃尔夫奖得主、美国科学院院士Anton Zeilinger评价道，“这项工作成果很重要，因为潘建伟和他的同事证明，基于光子的量子计算机也可能实现‘量子计算优越性’。我预测很有可能有朝一日量子计算机会被广泛使用。甚至每个人都可以使用。” 美国麻省理工学院教授、美国青年科学家总统奖得主、斯隆奖得主Dirk Englund则称之为“一个划时代的成果”。他说，“这是开发中型量子计算机的里程碑。它表明，在复杂系统的前沿领域中，我们正处于非常特殊的时刻，复杂系统具有我们今天无法在计算机上预测的复杂性。因此，这是一项了不起的成就。” 加拿大卡尔加里大学教授、量子科学和技术研究所所长Barry Sanders说，“我认为这是一项杰出的工作，改变了当前的格局。我们一直努力证明量子信息处理可以战胜经典的信息处理。这个实验使经典计算机望尘莫及。我认为这是量子计算领域最重要的成果之一。这个实验不存在争论，毫无疑问，该实验取得的结果远远超出了传统机器的模拟能力。我想说的是，这个实验技术挑战非常巨大。为了获得此结果，他们必须解决许多非常困难的技术问题。仅仅在技术层面上，他们所取得的成就也令人印象深刻。这是人们梦寐以求的实验，他们做成了，让梦想走进现实。” 12月4日，许多媒体报道了一个量子计算的大成果：中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳等人构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。也就是说，超级计算机需要一亿年完成的任务，“九章”只需一分钟。同时，“九章”也等效地比谷歌去年发布的53个超导比特量子计算机原型机“悬铃木”快一百亿倍。 然而，很多读者在惊叹这一重大科研成果的同时，却对其中的原理、成果的意义、量子计算机的应用前景不明就里，甚至有读者反映，“每个汉字都认识，但还是不懂”。为此，本报记者采访了相关专家，尝试揭开“九章”神秘的面纱，了解量子计算机的原理。 1 什么是量子计算机 “量子计算机是用量子力学原理制造的计算机，目前还处于很初步的阶段。相应的，现有的我们在用的计算机被称为经典计算机。”中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室副研究员袁岚峰一直致力于科普写作，他告诉记者，两者的计算形式不一样，“电脑通过电路的开和关进行计算，而量子计算机则是以量子的状态作为计算形式。” 我们日常使用的电脑，不管是屏幕上的图像还是输入的汉字，这些信息在硬件电路里都会转换成1和0，每个比特要么代表0，要么代表1，这些比特就是信息，然后再进行传输、运算与存储。正是因为这种0和1的“计算”过程，电脑才被称为“计算机”。 而量子计算，则是利用量子天然具备的叠加性，施展并行计算的能力。“量子力学允许一个物体同时处于多种状态，0和1同时存在，就意味着很多个任务可以同时完成，因此具有超越计算机的运算能力。”中科大教授陆朝阳说，每个量子比特，不仅可以表示0或1，还可以表示成0和1分别乘以一个系数再叠加，随着系数的不同，这个叠加的形式可能性会很多很多。 “目前的量子计算机使用的是如原子、离子、光子等物理系统，不同类型的量子计算机使用的是不同的粒子，这次的‘九章’使用的是光子。”袁岚峰说。 袁岚峰告诉记者，量子计算机并不是对所有的问题都超过经典计算机，而是只对某些特定的问题超过经典计算机，因其对这些特定的问题设计出高效的量子算法。“对于没有量子算法的问题，例如最简单的加减乘除，量子计算机就没有任何优势。” 2 “九章”到底长什么样 在中国科学技术大学光量子实验室，记者见到了确立中国量子计算优越性的“九章”。 从外观上看，与其说它是计算机，倒不如说是一台敞开式的运算系统：实验桌上3平方米左右的格子里摆满了上千个部件，“这些都是量子计算机原型机的光路”，潘建伟研究组的苑震生教授说，“正是通过我国自主创新的量子光源、量子干涉、单光子探测器等，我们构建了76个光子的量子计算原型。” 另一张桌子上，摆放着“九章”的接收器。“如果你站在两张桌子之间，就意味着你置身于‘九章’之中”。 原来，神秘的“九章”就是一堆光路和接收装置。 袁岚峰告诉记者，光学是实现量子计算的一种手段，跟超导、离子阱、核磁共振等很多其他手段并列。“中国科技大学把光学这种手段带到了世界的中心，大大扩展了学术界对这种手段上限的估计，这是这项成果在技术上的重要意义。” 3 “九章”确立的“量子计算优越性”有多厉害 “九章”的成果，就是实现了量子计算优越性。“量子计算机在某个问题上超越现有的最强的经典计算机，被称为‘量子优越性’或者叫‘量子霸权’。” 袁岚峰随后解释说，“实际上，‘量子霸权’是一个科学术语，跟国际政治无关。它指的是量子计算机在某个问题上远远超过现有的计算机。” 基于量子的叠加性，许多量子科学家认为，量子计算机在特定任务上的计算能力将会远超任何一台经典计算机。2012年，美国物理学家John Preskill将其描述为“量子计算优越性”或称“量子霸权”。2019年，谷歌第一个宣布实现了量子优越性。他们用的量子计算机叫作“悬铃木”，处理的问题大致可以理解为：判断一个量子随机数发生器是不是真的随机。 “谷歌造出的‘悬铃木’包含53个量子比特的芯片，花了200秒对一个量子线路取样一百万次，而现有的最强的超级计算机完成同样的任务需要一万年。200秒对一万年，如果这是双方的最佳表现，那么确实是压倒性的优势。”袁岚峰说，“九章”跟“悬铃木”的区别，一是处理的问题不同，二是用来造量子计算机的物理体系不同。“九章”用的是光学，“悬铃木”用的是超导。“这两个没有孰优孰劣，只是不同的技术路线。” “‘九章’在同样的赛道上，比‘悬铃木’快一百亿倍，这就是等效速度，也意味着我国在量子计算上实现了‘量子霸权’”。袁岚峰进一步解释说，“九章”的成果牢固确立了我国在国际量子计算研究中的“第一方阵”地位。这是因为有“悬铃木”在前，“九章”毕竟是第二个，所以只是说中国跟美国相差不远。“而在量子通信方面，我们就不说什么‘第一方阵’了。因为那里没有方阵，中国明确是世界最先进的。” 4 何谓高斯玻色取样 所有的报道中都提到，“‘九章’处理‘高斯玻色取样’的速度比目前最快的超级计算机‘富岳’快一百万亿倍”。那么，什么是高斯玻色取样？ “玻色取样是用来展示量子计算优越性的特定任务中的一项，一直被科学家寄予厚望。”袁岚峰说，“大致可以理解为，一个光路有很多个出口，问每一个出口有多少光出去。” 由于量子力学赋予了光子很多匪夷所思的性质，使得光子的不同路径之间，不但可以相互叠加，也可以相互抵消，具体结果视情况而定，非常复杂。“在面对这样的难题时，玻色取样装置就有了用武之地。由于它像计算机一样，能够在较高的精度上解决特定的数学问题，同时又应用了光子的量子力学特性，所以可以称作是一种‘光量子计算机’。”袁岚峰说。 此次，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功研制出的“九章”，和之前的玻色取样机的主要区别，在于输入的光子状态，也就是对从前的“玻色取样”装置进行升级。“玻色取样机输入的是一个个独立的光子，而‘九章’输入的是一团团相互关联的量子光波。”袁岚峰说，因此，“九章”比经典计算机快很多倍，真正体现出了“量子计算优势”。 5 量子计算机要不要装系统 “量子计算机本身就是一套‘系统’。”中国科学技术大学林梅教授说，独立的光学组件提供了硬件，复杂的光路结构则决定了它的“算法”。“例如，以光子作为量子比特的量子计算机，需要能够产生光子的单光子源，能够改变光子状态、完成‘算法’的特定光路结构，还需要单光子探测器对光子的最终状态进行观测。” 据了解，对于量子计算机的控制，依旧需要通过普通电脑进行信息的输入和输出。工作人员需要在普通电脑上输入初始数据，数据在量子计算机控制系统中进行复杂的转换和运算，最后得到的结果会再传输回工作人员的普通电脑上。 6 量子计算机距离实用还有多远 量子计算机能不能处理有实用价值的问题？答案是：能。 “例如因数分解，量子计算机就是有快速算法的。因数分解的困难性是现在最常用的密码体系RSA的基础，所以量子计算机能快速进行因数分解，就意味着能快速破解密码。”袁岚峰说，“问题只是在于，现有的量子计算机只能分解很小的数，还不足以破解实用的密码。所以在实现量子优越性之后，下一个重要的目标就是针对一个有实用价值的问题，造出超越经典计算机的量子计算机。” “火车刚发明的时候，连马车的速度都赶不上；飞机刚发明的时候，只能在天上坚持飞1分钟；量子计算机刚发明的时候，计算过程也坚持不了几分钟。”袁岚峰说，量子计算发展到今天，我们研制出的“九章”不仅速度快、稳定性高，而且有着潜在应用价值。“不管量子计算机现在有多么初级，总有一天，它会像曾经的火车和飞机一样，一步一步向我们走来。也许将来，我们能够用光学实现真正强大的量子计算机，也就是可编程的、能处理很多有实用价值问题的量子计算机。” 7 科学界如何评价“九章” “九章”问世后，赢得科学界一致肯定，《科学》杂志审稿人认为，此项成果是“一个最先进的实验”“一个重大成就”。 德国马普所所长、沃尔夫奖和富兰克林奖章得主Ignacio Cirac称，“总体来说，这是量子科技领域的一个重大突破，朝着研制比经典计算机具有量子优势的量子设备迈出了一大步。”奥地利科学院院长、沃尔夫奖得主、美国科学院院士Anton Zeilinger评价道，“这项工作成果很重要，因为潘建伟和他的同事证明，基于光子的量子计算机也可能实现‘量子计算优越性’。我预测很有可能有朝一日量子计算机会被广泛使用。甚至每个人都可以使用。” 美国麻省理工学院教授、美国青年科学家总统奖得主、斯隆奖得主Dirk Englund则称之为“一个划时代的成果”。他说，“这是开发中型量子计算机的里程碑。它表明，在复杂系统的前沿领域中，我们正处于非常特殊的时刻，复杂系统具有我们今天无法在计算机上预测的复杂性。因此，这是一项了不起的成就。” 加拿大卡尔加里大学教授、量子科学和技术研究所所长Barry Sanders说，“我认为这是一项杰出的工作，改变了当前的格局。我们一直努力证明量子信息处理可以战胜经典的信息处理。这个实验使经典计算机望尘莫及。我认为这是量子计算领域最重要的成果之一。这个实验不存在争论，毫无疑问，该实验取得的结果远远超出了传统机器的模拟能力。我想说的是，这个实验技术挑战非常巨大。为了获得此结果，他们必须解决许多非常困难的技术问题。仅仅在技术层面上，他们所取得的成就也令人印象深刻。这是人们梦寐以求的实验，他们做成了，让梦想走进现实。” 原文章作者：千龙科技，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。

3月25日，2018中国（深圳）IT领袖峰会在深圳五洲宾馆召开。美国斯坦福大学物理系讲座教授张首晟在峰会上做主题演讲，题目为“量子计算、人工智能与区块链”。 http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180326/7133a3f4e9594b949b45d332eb4db27b.jpeg 谈到量子计算，张首晟表示，量子计算机成为了全球科技公司都特别关注的一个领域，谷歌、微软、IBM等都在做投资。 但张首晟认为，目前行业存在一个难点：一个量子比特非常不稳定，比如说50个量子比特中，有用的比特到底是多少？如果只有一个有用的比特，往往在这种量子计算的框架下需要10个、20个甚至40个、50个纠错的比特来为它服务，这样使得量子计算很难真正实现。 张首晟称，天使粒子的发现，从根本上解决了这个问题，并不是说把量子比特做的越多越好，而是要让量子比特本身自带纠错的能力，即把一个通常的量子比特能够拆分成两个天使粒子。 张首晟强调，如果能够用天使粒子做量子计算机的话，这可能会对量子计算真正实现突飞猛进的发展。 谈到人工智能，张首晟称，整个人工智能虽然有突飞猛进的改变，但还处在非常早期的阶段，今后的前景还是非常广阔。 张首晟表示，现在人工智能是在简单模仿人的神经原，但是更应该思考的是在这里面有基础科学重大突破的机会，就是真正去理解智慧和智能的基本的原理、基本的数学原理，这样可以使人工智能突飞猛进地变化。 谈到当下最火爆的区块链，张首晟认为，区块链能够产生一个数据市场，自己心中理想的未来世界是每人拥有自己所有的数据，这是完全一种去中心化的储存，这样的话黑客也不可能去黑每个人的个人数据。然后用一些加密的算法，在区块链上面真正能够达到又保护个人的隐私，又能够做出非常良好的计算。 张首晟强调，有了区块链之后，这个数据市场的产生也真正能够使得社会变得更加公平。 来源：腾讯网 以下为演讲速记实录： 谢谢大家的关注，在下午来听我的分享，今天大会是IT领袖峰会，所以我想讲的三个题目是量子计算、人工智能与区块链，我认为这是在整个IT行业中基础科技里最重要的三个模块。我一开始先讲量子计算，跟大家分享一个科学发现的故事。 很多比较有意思的科学发现都跟哲学观念的改变有所关联，最根深蒂固的哲学观念就是中华民族的古老哲学上已经体现出来，好像世界是从来都是正负对立的世界观，有正数必有负数，有存款必有贷款，有阴必有阳，有善必有恶，有天使必有魔鬼。所以这种对立的世界观在基本粒子的物理世界里面也有一种呈现。曾经有一位非常伟大的理论物理学家狄拉克，他跟爱因斯坦、杨振宁是我认为20世纪做出最伟大贡献的三位物理学家，他把爱因斯坦的狭义相对论和量子力学统一起来，在统一的过程中他要做一个非常简单的数学运算，就是开一个根号。在开根号的时候始终会出现正负两个解，一般人可能只关心正解，不关心负解。但是狄拉克很聪明，他把负解解释成所有的粒子必然有反粒子。这些本来是负能的解，大家觉得非常奇怪，为什么粒子可能有负能，他就把负能的解释为所有的基本粒子有粒子必然有反粒子。他当时这个是非常惊人的预言，1928年的时候并没有发现有反粒子的现象，大家都对他提出非常大的质疑，说他这个方程肯定不对，在世界上肯定没有看到反粒子。他说我的方程实在是太美了，你们继续去寻找。过了5年，他也是非常幸运，果然在宇宙辐射的射线里面，大家找到了电子的反粒子，就是正粒子，命名为狄拉克海。从此之后基本粒子物理了有质子找到了反质子，有中子也找到了反中子。比如正电子对生活当中医疗领域里面已经有广泛的应用，有一种医疗测试叫PET，就是用正电子的产生，和正电子和负电子可以成像，比如我们要测阿兹海默症，最好的办法就是做PET。 最近好莱坞对科学前沿发展非常感兴趣，所以有些好莱坞大片都是跟科学发现有关。大家可能都看过一个电影叫《达芬奇密码》，有一个系列片叫《天使与魔鬼》，讲的就是有天使必然有魔鬼，有粒子必然有反粒子。恐怖分子到欧洲的实验加速器里面偷出来一百万分之一克的反粒子就可以做成炸弹，它的威力相当于4吨TNT的威力，这是人类能量储存密度最高的办法。 但是科学的发展，今天中国对科学发展非常关心，可能大家会问我科学发展最大的驱动力是什么？我会毫无疑问地回答这是一种好奇心的驱动。这些理论物理学家，像牛顿就是在苹果树底下哪一天苹果掉下来激发了他的灵感，万有引力就发现了。爱因斯坦在坐电梯的时候感觉到电梯的上下和引力的作用非常相似，由此创造了伟大的广义相对论。当时狄拉克成为非常有名的理论物理学家，并且大家都非常坚信在世界上有粒子，必然有反粒子。但是出来另外一位理论物理学家他完全出于好奇心，他问世界上会不会有一些粒子并没有反粒子？他果然有找到了一个方程，现在叫Majorana方程，这个方程也是奇妙地描写了有一种粒子没有反粒子，或者它自己就是自己的反粒子。他的文章发表之后没人理他，因为所有的反粒子都找到了，所以他没有像狄拉克那么幸运，他也感到自己的人生非常失落，在意大利的一个港口城市上了渡轮，本来想去西西里岛，但是他从来没有下过。这个就成了整个物理学的两个大迷，一个是粒子有没有存在，我们称它为Majorana费米子，它是没有反粒子，只有它自己一种或者它自己就是自己的反粒子。另外就是Majorana本人也是非常大的迷，他好像泄露天机之后就被天使叫去了。 在整个物理学界有一个梦寐以求的名单，大家都想梦寐以求地寻找，大家可能听说过有一个粒子叫上帝粒子，2012年在欧洲的加速器被找到，预言它的那位物理学家希格斯也得了诺奖。我们前年找到了引力波，也是爱因斯坦100年前预言的现象。另外我们也想找磁单级等。在这份梦寐以求的名单中，Majorana费米子的确是大家梦寐以求的名单，但整整找了80年。 我是做理论工作的，我现在经常要接待很多国内的访问团来到斯坦福大学，都说张教授我想参观一下你的实验室，我会告诉大家我的实验室就是一张纸和一根笔，但是我非常自豪。理论物理学家会作出预言，让实验物理学家来测试。我的实验小组在2010年的时候就预言了在哪个系统里面会找到这样一个神奇的粒子，我们预言在这么一个组合型的器件里面可以找到Majorana费米子。就是找到也没有用，就是系统有也不是完全有用，一定要告诉我们怎样是一个信号真正说明这种神奇粒子的存在。任何一个例子，没有人可以肉眼观测到，我们总是要找到一个信号，什么信号能够证明这种粒子的存在，也要进一步的灵感。 有一天，我想既然基本的粒子有两种，有正面有反面，就像硬币有正面有反面，但是Majorana粒子只有一面，没有反面，所以在某种意义上它是通常粒子的一半。但是通常粒子在电导是台阶性的量子化，要不是0，要不是1，要不是2等等。所以我们理论小组做了大胆的预言，既然Majorana粒子跟通常粒子不一样，所以在某种意义上它只是通常粒子的一半。所以它的电导率，通常的粒子电导率是0、1、2、3整数倍的，它必然会导致半整数倍的电导台阶。大家在这个图上可以看到，通常有0和1，这是我们一张理论预言的图，它会有0.5或1/2的台阶。 后来我们理论小组就和实验小组做了一个紧密的合作，实验小组来自UCLA、UC DavisUC Irvine，他们就做了这么一个实验观察，的确在0.5的地方，大家可以看到的确是实验的原始图案，在0.5的地方出现了台阶，铁证如山地证明了Majorana粒米子的存在。 在这个激动人心的时刻，去年7月份的时候，我们准备向全世界宣布这个激动人心的发现，我又来了一个灵感，想到当时有天使必然有魔鬼，好像我们找到了一个世界只有天使没有魔鬼，只有正没有负，所以我们取名为“天使粒子”，大家非常喜欢这个名字。两周以前，在美国物理学会召开了一个每年最大的会议，邀请我作一个主题报告，就是在引力波发现的第二个我作了“天使粒子”发现的报告，差不多有好几千人参加，大家觉得是物理学里面非常振奋人心的发现。 但是这跟IT峰会有什么关系？IT峰会最关心的是计算机，计算机已经分成两类了，有经典计算机和量子计算机。有些问题经典计算机就很容易解决，比如把两个大的数乘起来，经典计算机可以算得很快。但是一个数看能不能拆成另外两个数的乘积，比如15可以写成3乘以5，这个数比较小的话你自己也可以算出来。但是给你一个很大的数，经典的计算机要算这个数到底是不是两个数的乘积需要花很长的时间，因为它用的算法是穷举法，把所有可能被除的数一个个除过来，最后才能确认这到底是不是两个数的乘积，经典计算机算起来非常慢。今天人工智能要做的事情，整个人类所有计算的事情最终能转化为优化的问题，很多的可能性，我们要找到最佳的可能性，经典计算机只能用穷举法，最后才算出一个答案。但是量子世界是非常神奇的世界，是平行的世界。比如一个著名的试验，如果我放出一个粒子，比如光子，它有两个孔，要不是左边，要不是右边。比如我打一个炮弹过去的话，要不就是从左边穿过，要不就是从右边穿过，不可能同一个时间既穿过左边，又穿过右边。但是量子世界有一种本真的平行在里面，一个基本粒子在某一个瞬间同时穿过了两个孔，只有这种行为才能解释在后面形成的干扰条纹。假定要么是左，要么是右的话，看起来的图像就不是这个显示的图像。量子的世界本身就是平行的。如果用量子世界来做计算的话就能够秒算，把所有的可能性一下子算出来，因为量子世界有它本真的平行性，这是量子计算最基本的概念。 但是要真正造出这个量子计算机是非常困难的，比如最基本的单位，经典计算机最基本的单位是比特，就是信息要不是0就是1，用0、1就能够表达所有的信息，这是经典计算机的概念。但是在量子世界里面，一个粒子同时穿过左孔，又穿过右孔，处在某一种叠加的状态。一个量子比特讲不请是0还是1，它是处在0和1叠加的状态里面。大家听一个比喻，薛定谔猫就处在死和活的叠加状态里面。这是一种非常奇妙的现象。但是由于这种基本的现象，说明一个量子的比特本身是不太稳定的，你去观察一下周围就知道它要不就是在左边，要不就是在右边，要不是0，要不就是1，任何一个噪声就会对量子比特产生很大的干扰。 最近量子计算机成为全球和美国著名公司特别关注的，谷歌也在这方面做投资，微软也在做投资，IBM也在做投资，因特尔也在做投资，但是根本上不能解决这个问题，一个量子比特是非常不稳定的，如果哪天告诉我们做了50量子比特，但是关键的问题是有用的比特是多少，如果只有一个有用的比特，往往在这种量子计算的框架下需要10个、20个甚至40个、50个纠错的比特来为它服务，使得量子计算很难真正实现。但是天使粒子的发现根本改变了，这是量变到质变的过程，并不是把量子比特做得越多越好，量子比特本身自带纠错的能力，就是我把通常一个量子比特能够拆分成两个天使粒子的。我刚才一直在讲基本的概念，通常的粒子有两面，天使粒子只有一面，所以天使粒子通常只相当于一个粒子的一半。所以通常一个量子比特就可以用两个天使粒子来储存它。一旦用了两个粒子储存它，它们在遥远的地方，它们相互是有纠缠的。但是在经典世界里面的噪音，它们相互之间是没有纠缠的，这样的话就没法用噪声来破坏由天使粒子所储存的量子，所以这是一个革命性的改变。所以我在两周之前在美国物理学会作的演讲，首先天使粒子的发现是激动人心的发现，但是用量子做量子计算机是多少比特就多少比特，不用附加纠错的比特，自带纠错功能，这会对量子计算达到突飞猛进的发现。 我接下来跟大家分享一下人工智能，人工智能也是一个基本概念，60年代就已经提出来。之所以今天人工智能能够有突飞猛进的发展，主要是三个大的潮流的汇总。根据摩尔定律的迭代，每过18个月能够翻倍，如果用量子计算的话，不只是按摩尔定律18个月翻倍，而是完全从量变到质变的，我们的计算能力在不断增长，和过去40年差不多。另外互联网和物联网的产生，造成大量的大数据，大数据又是帮机器能够真正学习，再好的算法，再powerful的计算机没有数据的话不能达成最佳的人工智能，另外也有智能算法的发现，并且有突飞猛进的变化。 但是整个人工智能，大家虽然看到它突飞猛进在改变，但是我觉得还是处在非常早期，它今后的前景还是非常广阔。为什么这么讲呢？做一个简单的类比，比如我们曾经看到鸟飞，人也非常想飞，但是早期学习飞行只是简单的仿生，我们在自己的手臂上绑上翅膀。但这是简单的仿生，但真正达到飞行的境界是由于我们理解了飞行的第一性原理就是空气动力学，有了数学原理和数学方程之后就可以人为设计最佳的飞行，就是现在的飞机飞得又高又快又好，但是并不像鸟，这是非常核心的一点。可能现在人工智能是在简单地模仿人的神经元，但是我们更应该思考的，在这里面有一个基础科学重大突破的机会，就是我们真正去理解那个智慧和智能的基本原理，基本的数学原理，这样真正能够使人工智能有突飞猛进的变化。 另外大家经常问的到底用什么样的判据能够真正衡量人工智能达到人的标准？大家可能听说过图灵测试，图灵测试是说人跟机器对话，但是我们不知道大在背面到底是人还是机器。整个对话的过程中，你如果花了一天的时间根本感觉不出来，那就是说机器人好像已经达到人的水平。我是不太赞同，虽然图灵是一个伟大的计算机科学家，但是我并不赞同这个判决。人也是进化的过程，人的很多情感并不是理性的情感，要让一个理性的机器学一个非理性的人的大脑可能并不是那么容易，比如你可能故意激怒机器人的话，说不定它也不怎么会理你。 所以我想提出一个新的判据，机器怎么说哪一天真正超越人的智力？人最伟大的一点就是我们能够做科学的发现，最好的判据就是哪一天机器人真能够做科学的发现，人更好地知道科学发现，那一天机器就超过人了。 最近我在人工智能里面写了一篇文章，将会在美国的科学院杂志上发表，题目叫“Atom2Vec”，人类最伟大的科学发现之一，有相对论、量子力学，在化学里面最伟大的发现就是元素周期表的发现。今天的机器假定我们根本不知道元素周期表这件事情，今天的机器在没有任何辅导的情况下，他自己能不能自动发现元素周期表？我们输入的就是所有存在的科学元素的名字，把这些化合物的名字输入这个算法里面，结果这个机器自然地发现了元素周期表，它可以做出人类认为最伟大的科学发现。然后我们这个程序可以帮助我们发现新药，也可以用机器学习的办法发现新的材料。 接下来我会再跟大家分享我最后一个题目区块链，人工智能在突飞猛进发展，但是人工智能最缺少的是数据，恰恰今天数据是处在完全中心垄断的状态里面，不能帮助机器合理地学习。大家听说在一个星期之前Facebook很多个人的数据被盗一样，至少在没有被允许下就用。在今天的世界个人会产生出很多的数据，个人的基因数据、医疗数据、教育数据、行为数据等。但是很多这些数据都是掌握在中心机构里面，没有达到真正的去中心化。但是区块链的产生就是能够产生一个数据市场。所以我理想的世界，未来每人拥有自己所有的数据，这是完全去中心化的储存，这样黑客也不可能黑每个人的数据。然后用一些加密的算法在区块链上真正能够达到既保护个人的隐私，又能够做出良好的计算。 所以我把今后区块链的整个理念用一句话来描写，叫“In Math we trust”，我们的信念建筑在数学上。这张表大家应该记得，我看到很多人在照相，某一天它肯定会为整个区块链和整个IT领域里面最基础的，它既是最基础的数学，又是能导致数据市场里面保护个人隐私，又能够做出合理的统计性的计算。比如有一种非常神奇的计算方法叫零知识证明，它能够向你证明我的数据是非常有价值的，但是又不告诉你真正隐私的数据在哪。 我今天报告的题目主要是有一个核心的理念，就是要使得IT真正能够发展，既需要物理学，又需要数学。深圳在应用方面做得不错，但是由于大学还不是在全世界范围里面最领先的大学，但是我建议最核心的投资，这一类的数学和物理，跟IT领域真正有紧密的联系。 有了区块链之后，这个数据市场的产生，我们也真正能够使得社会变得更加公平，我们现在社会最大的不公平是我们容易歧视一些少数派。但是在机器学习的过程中最需要的就是那些少数派所拥有的数据。如果今天机器学习的精准率达到90%了，我要使90%达到99%，它需要的不是已经学过的数据，而是跟以前最不一样的数据。往往是少数派拥有的数据对机器学习来讲是最有价值的。一旦我们建筑在区块链的基础上，再加上这些奇妙的数学算法之后，我们就能够真正达到数据市场，在这个数据市场里面，这些少数派所拥有的数据是最可贵的。这样的话我们真正能够把一个丑小鸭变成一个美天鹅，因为丑小鸭并不是丑，只是跟别人不一样而已，在这个世界里面真正达成区块链和人工智能互相共存的世界理念，它们是会最有价值的。 整个区块链，大家对它的认识还不是最根本的第一性原理的认识。用最基本的物理学原理来讲，达到共识就是大家都同意同一个账本，就相当于在物理学里面，比如磁铁本来是杂乱无章的，但是到了铁磁态里面它们指向的方向都是同一样的。所以达到共识在自然世界里面有，在今天的人文世界里面也有。但这种现象是叫熵减的现象，达到共识，大家都朝一个方向的话，这个状态的熵是远远比杂乱无章的熵要小。达到这个共识是非常难的，因为熵总是在增的，今天你要把它减是很难的事情。在区块链上能达到一个共识系统都是用一种算法，在这上面是需要消耗能量。大家可能一开始不太理解为什么这件事情听起来不合理，一些账户为什么要耗费能量。从物理学第二定理来讲，这是非常合理的一件事情，因为达到共识本身是熵减，但整个世界的熵一定要增加，所以在达到共识的同时一定要把另外一些熵排除出去。这种没有中心化的机制跟自然世界里面磁铁从杂乱无章的状态达到有序的铁磁状态非常相像，这付出的代价也是必然的趋势。 我在这里跟大家分享，我除了做斯坦福大学教授之外，也是丹华资本创办人，我们主要的核心理念就是要把今天最前沿的科技和投资要紧密联系起来，要用第一性原理的思维方式来理解今天的世界。 我另外想讲的是我是来自学界，我们在整个人工智能领域里面需要做两个大的桥梁，一个是要学界和产业界做紧密的联系，在学界有最好的物理、最好的数学和算法的发现和发明。在今年1月8日，我非常荣幸在人民代表大会堂受到习总书记给我授予的中华人民共和国国际科技合作奖。我们整个世界科学是最无止境、最没有国界的，科学能真正把人类带到超越国界的，今天我们所要解决的人工智能、量子计算都是整个人类的问题。所以我们一定要把我们的眼光不要放在自己的局部，而是放眼整个全球和整个世界。在这个过程中，中国也是一个非常大的机遇，大家都想回答的问题，我们中国除了把应用科技做得好，能不能在中国有真正原创科技的产生。我今天跟大家介绍的这些都是最基本的物理和最基本的数学原理，我们这方面能够做好的话，而且这些原理听起来比较抽象，比如熵增原理，正负电子。但是在最基本的层次上，这是我们今天这个世界的奇妙，它真正能够给整个IT行业提供最基本的科学技术发展的前景。谢谢大家。 原文章作者：AI互联网思想，转载或内容合作请点击 转载说明 ，违规转载法律必究。寻求报道，请 点击这里 。