導(dǎo)讀：5月31日晚，176比特“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算云平臺(tái)正式上線，面向全球用戶開放。這刷新了我國(guó)云平臺(tái)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)比特?cái)?shù)紀(jì)錄，將進(jìn)一步推動(dòng)量子計(jì)算軟硬件發(fā)展及生態(tài)建設(shè)。 什么是超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)？量子優(yōu)越性是什么？量子計(jì)算領(lǐng)域要爭(zhēng)奪的下一座“天王山”是什么？為什么要與谷歌、IBM爭(zhēng)奪產(chǎn)業(yè)生態(tài)主導(dǎo)權(quán)？ 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算總師朱曉波，“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算常務(wù)副總指揮、國(guó)盾量子董事長(zhǎng)彭承志接受觀察者網(wǎng)等媒體記者采訪，以下是經(jīng)整理后的現(xiàn)場(chǎng)記錄，經(jīng)受訪者審定，有一定刪減和調(diào)整。
受訪者朱曉波（左）、彭承志（觀察者網(wǎng)攝）
問：2021年的“祖沖之二號(hào)”有66比特，而今天我們上線的云平臺(tái)的“祖沖之號(hào)”同款量子計(jì)算機(jī)有176比特，請(qǐng)問技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在哪些方面？
朱曉波：
其實(shí)我們當(dāng)時(shí)在2021年推出的“祖沖之二號(hào)”就是176比特，只不過對(duì)外公布的、可以讓外部接觸到“祖沖之號(hào)”是66個(gè)比特，還有110個(gè)比特是耦合比特，主要作用是大幅提升比特和比特之間的操控精度。這次“祖沖之號(hào)”上云，我們覺得有必要給公眾展示本來的面目，所以也提供了那110個(gè)比特的接口，使得公眾可以訪問到全部的176個(gè)比特，這就是我們做的升級(jí)。
彭承志：
“祖沖之二號(hào)”這個(gè)云平臺(tái)更多的是面向云端用戶。這次把所有的比特都向公眾開放，是想看看能不能碰撞出新的想法，同時(shí)也是想做一個(gè)聯(lián)系產(chǎn)業(yè)生態(tài)、向公眾科普的好平臺(tái)。
問：量子計(jì)算的原理是什么？量子糾纏、量子疊加是什么？
朱曉波：
量子糾纏是算力的基礎(chǔ)，如果一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)連糾纏都沒有做到，那它是實(shí)際上就是2個(gè)量子比特放在那里，沒有任何關(guān)系。2個(gè)量子比特如果糾纏起來，就會(huì)有冪次方維度的增加，2個(gè)比特是4個(gè)維度，3個(gè)比特是8個(gè)維度，但是如果3個(gè)比特沒有糾纏起來就是3個(gè)2個(gè)維度，如果糾纏起來就是8個(gè)維度。比如12個(gè)比特，兩兩糾纏和12比特糾纏的對(duì)比，就是6組4個(gè)維度空間和2的12次方個(gè)維度空間的區(qū)別，這完全不是一個(gè)量級(jí)。所以量子糾纏是算力的基矗
“祖沖之”號(hào)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)（觀察者網(wǎng)攝）
彭承志：
量子計(jì)算和傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算不一樣。并行計(jì)算每一個(gè)核可以獨(dú)立完成不同任務(wù)，量子計(jì)算不是，量子計(jì)算要求所有參與的比特必須能夠建立起量子糾纏，這種量子糾纏會(huì)幫助量子計(jì)算機(jī)在一些特定問題上體現(xiàn)出量子加速性能，所以要用實(shí)驗(yàn)去證明這一點(diǎn)。
目前的量子計(jì)算機(jī)還不能提供通用算力，需要針對(duì)具體問題設(shè)計(jì)特定算法。為什么我們要針對(duì)隨機(jī)線路采樣問題做量子優(yōu)越性的展示？因?yàn)樵谶@個(gè)問題上，量子計(jì)算機(jī)的加速特別明顯，能體現(xiàn)出更高的優(yōu)越性。在破解密碼上，Shor算法能夠大大提升logN的計(jì)算速度。
我們現(xiàn)在所處在階段是，要把量子計(jì)算機(jī)要做好，還要尋找更好的算法，解決在現(xiàn)實(shí)生活中有應(yīng)用價(jià)值的問題。只有解決了這幾個(gè)問題，量子計(jì)算才能真正迎來廣泛使用的春天。
問：剛才提到的“量子優(yōu)越性”是什么？
朱曉波：
量子優(yōu)越性在國(guó)外有一個(gè)更加響亮的名字，叫量子霸權(quán)。實(shí)際上，它是指從學(xué)術(shù)上找一個(gè)問題，估計(jì)在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的復(fù)雜度，也就是對(duì)要花多少時(shí)間或者要多少存儲(chǔ)器嚴(yán)格度量，最后拿這個(gè)問題放到量子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，再做比較。這個(gè)問題，如果經(jīng)典計(jì)算機(jī)完全沒辦法計(jì)算，只有量子計(jì)算機(jī)可以計(jì)算，或者用經(jīng)典計(jì)算機(jī)中最牛的超算計(jì)算得需要幾萬年或者不可以實(shí)現(xiàn)，那我們就是可說這是量子霸權(quán)。后來，我們覺得“霸權(quán)”這個(gè)詞有點(diǎn)負(fù)面，用“優(yōu)越性”會(huì)更準(zhǔn)確。簡(jiǎn)單來說，就是經(jīng)典計(jì)算機(jī)在這個(gè)問題上算不過量子計(jì)算機(jī)。
糾錯(cuò)，和谷歌、IBM爭(zhēng)奪下一座“天王山”
問：近兩年量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都有什么進(jìn)展？
朱曉波：
毫無疑問的是“祖沖之二號(hào)”、“九章”、“懸鈴木”、“北極光”這些量子計(jì)算機(jī)的量子優(yōu)越性被證明，對(duì)科學(xué)家們來講，這是非常大的里程碑。
第一，理論上，量子計(jì)算機(jī)有比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更優(yōu)越的地方，現(xiàn)在我們終于用實(shí)驗(yàn)證明之前的物理理論是對(duì)的，量子計(jì)算機(jī)就是算得過經(jīng)典計(jì)算機(jī)。第二，谷歌和我們都做了一些“糾錯(cuò)”的原理類驗(yàn)證，證明量子計(jì)算在原理上沒有問題。將來，我們?nèi)绻鲆粋�(gè)通用的量子計(jì)算機(jī)，就要把錯(cuò)誤降下來。這就是最近兩年做量子計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)展。
彭承志：
“糾錯(cuò)”這個(gè)問題確實(shí)是非常重要。量子比特每一次“門”操作都是有錯(cuò)誤率的，這樣的錯(cuò)誤可以累積下去，可能一個(gè)比特操作幾十次后，被發(fā)現(xiàn)變成沒有意義的東西�，F(xiàn)在很多團(tuán)隊(duì)宣傳量子比特?cái)?shù)量，目前，確實(shí)可以打印出1000個(gè)比特，但不能對(duì)它進(jìn)行有深度的操控，第一千個(gè)比特和第一個(gè)比特根本連接不起來，是沒有意義的。實(shí)際上，我們要把量子計(jì)算機(jī)做到可以和經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣基本沒有錯(cuò)誤。實(shí)現(xiàn)了糾錯(cuò)以后，量子計(jì)算才具有真正的意義。
以前，糾錯(cuò)是越糾越錯(cuò)，朱老師說的“原理類驗(yàn)證”，是說現(xiàn)在我們證明可這個(gè)糾錯(cuò)可以越糾越好，但是現(xiàn)在還不夠好。比如現(xiàn)在做兩、三百次就錯(cuò)一次，最好幾百萬次才錯(cuò)一次，這是量子計(jì)算機(jī)下一步要突破的“天王山”。
現(xiàn)在只是處于中間的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，還沒有真正實(shí)現(xiàn)。我們希望在3-5年左右的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。這是繼證明“量子優(yōu)越性”以后，量子計(jì)算要實(shí)現(xiàn)的的第二個(gè)里程碑，也是要爭(zhēng)奪的“天王山”。我希望朱曉波的團(tuán)隊(duì)能率先實(shí)現(xiàn)。不過不管將來誰率先實(shí)現(xiàn)，都是人類在計(jì)算領(lǐng)域的巨大進(jìn)步。我們也期待這一天能夠早點(diǎn)到來。我們希望把具備糾錯(cuò)能力的云平臺(tái)在3年左右的時(shí)間內(nèi)發(fā)布出來，到時(shí)不僅要做到糾錯(cuò)，還要能夠展示一些具有應(yīng)用價(jià)值的量子優(yōu)越性。
未來3-5年內(nèi)，誰能率先實(shí)現(xiàn)這些，誰就能真正用這個(gè)云平臺(tái)去賺錢。不只是面向興趣用戶和科研用戶，而是可以真正售賣算力。再往后，10-15年左右的時(shí)間看能不能推出一個(gè)通用量子計(jì)算機(jī)云平臺(tái)，幾乎沒有錯(cuò)誤，可以實(shí)現(xiàn)所有的量子優(yōu)越性，比如量子計(jì)算、量子組合優(yōu)化、量子破譯密碼、量子氣象預(yù)報(bào)……不僅僅提供某一類的算力，而是幾乎在所有量子優(yōu)越性可以展示的地方，都可以有很豐富的算力。
總之，量子計(jì)算的算力在3-5年內(nèi)能實(shí)現(xiàn)售賣就是我們想做的事情，也是外國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。
問：那么，量子計(jì)算還不能單獨(dú)提供通用算力，今后我們是不是要朝著量子計(jì)算和經(jīng)典計(jì)算融合的路徑發(fā)展？
彭承志：
“超量混合”的根本思想，是把超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算融合起來，融合的方式是希望把經(jīng)典計(jì)算機(jī)算不了的問題，或者計(jì)算比較困難的問題，或者算起來能耗比較高的問題，轉(zhuǎn)到量子計(jì)算上。只要量子計(jì)算能夠算得比超算經(jīng)濟(jì)，就可以產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值。
目前的量子計(jì)算機(jī)，更像服務(wù)器，而不是家庭計(jì)算機(jī)。說它像一臺(tái)服務(wù)器，是因?yàn)樗茉诔阍贫藭r(shí)，會(huì)更多地發(fā)揮整個(gè)計(jì)算任務(wù)中協(xié)助器的功能。早期的計(jì)算機(jī)中是有“協(xié)處理器”的，如果在某些方面，量子計(jì)算機(jī)能夠提供更經(jīng)濟(jì)或者更有效的解決方案，就可能成為超算的協(xié)助處理器，這可能是更早、更容易看得到的應(yīng)用路徑。
圍繞超量融合，我們接觸的合作伙伴也比較多，包括教學(xué)領(lǐng)域、金融研究領(lǐng)域，現(xiàn)在都還是試用，甚至有人工智能領(lǐng)域和我們合作發(fā)了一些文章，這也促使我們這次把云平臺(tái)做出來，讓更多人使用。這給我們帶來了更多靈感，推動(dòng)了這個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步。
問：量子計(jì)算在未來5-10內(nèi)年可以達(dá)到百萬比特的水平嗎？我們可以做出電影《流浪地球》里MOSS那個(gè)程度的量子計(jì)算機(jī)嗎？
朱曉波：
MOSS在科幻片里是無所不能的，但即便我們做出通用的量子計(jì)算機(jī)，它能力的邊界到底有多大現(xiàn)在也不清楚。我們能確定的是，它能干什么事情，比如可以做量子優(yōu)化，可以解析密碼等等。但是大家要有一個(gè)基本共識(shí)，那就是它不可能什么事情都能干，量子計(jì)算機(jī)很可能是對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的補(bǔ)充。我們可以把一些特別困難的問題交給量子計(jì)算機(jī)，把另外一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)處理的很好的問題還是交給經(jīng)典計(jì)算機(jī)。所以二者應(yīng)該是融合在一起，而不是誰完全把誰革了命。
中國(guó)不用“彎道超車”，只需保持領(lǐng)先
問：我們的量子計(jì)算能不能打破現(xiàn)有的摩爾定律和黃氏定律，從而實(shí)現(xiàn)彎道超車？今天上線的云平臺(tái)，能不能提供類似人工智能或者大模型方面的訓(xùn)練？如果現(xiàn)在還不能提供，那么大概什么時(shí)候才能提供？
彭承志：
現(xiàn)在講得比較多的一句話是彎道超車，不管是彎道還是直道，大家都是想追上去的。
量子計(jì)算這條賽道比較好的一點(diǎn)是，現(xiàn)在全世界的研發(fā)團(tuán)隊(duì)都處于早期，而且在比較早期的時(shí)候，我們中國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)躋身世界前列了，所以不太可能要面臨像傳統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域那種情況，就是路徑已經(jīng)非常成熟了，我們得一步一步地追趕上來。從這個(gè)角度來說，我個(gè)人比較有信心，當(dāng)然朱老師有他自己的想法。量子計(jì)算如果在未來成為人類算力的最強(qiáng)來源，那么中國(guó)人在這個(gè)領(lǐng)域里一定會(huì)有一席之地。
問：我們現(xiàn)在開放“祖沖之號(hào)”云平臺(tái)主要基于哪些考慮，有哪些新的問題和挑戰(zhàn)需要我們?nèi)ソ鉀Q？
彭承志：
為什么要做量子計(jì)算云平臺(tái)？第一個(gè)原因是不服氣。因?yàn)槲覀兛蒲谐錾淼娜讼矚g做從0到1的事情。IBM做云平臺(tái)的時(shí)候，我們已經(jīng)有一個(gè)11個(gè)比特的云平臺(tái)，好幾萬的用戶在上面做過一些實(shí)驗(yàn)。但當(dāng)時(shí)云平臺(tái)能做到的事情確實(shí)很少，用戶們?cè)谏厦嫱嬉煌妗⒆鲆蛔鼍徒Y(jié)束了。
后來，也就是在兩年前，我們對(duì)那個(gè)云平臺(tái)進(jìn)行了升級(jí)，吸引大量的科研用戶登錄，大家都好奇用云平臺(tái)能干什么，其他人在干什么，其中也有一些產(chǎn)業(yè)用戶在一起試用。
IBM和谷歌錢多，人也多，他們的云平臺(tái)說是開放給大家一起用，很不幸的是，谷歌的云平臺(tái)一直是申請(qǐng)制，我們中國(guó)的IP申請(qǐng)得不到通過，IBM的平臺(tái)也限制中國(guó)用戶的使用。因此，我們還是決定要自己做一個(gè)高性能的云平臺(tái)。
其實(shí)從科研的角度出發(fā)，做云平臺(tái)是件費(fèi)力不討好的事情。因?yàn)榇蟛糠值墓ぷ鞑皇窃谔嵘孔佑?jì)算本身的性能，這方面90%以上的科學(xué)工作都已經(jīng)在“祖沖之號(hào)”實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性的過程中完成了。從資源的角度上看，我們不可能對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行無限的投入，但是如果后面有好的算法，好的研究方向，我們也會(huì)繼續(xù)開放新的云平臺(tái)來做這個(gè)事情，也會(huì)和合作伙伴一起做這個(gè)事情。
谷歌和IBM不帶我們玩？上云，生態(tài)之爭(zhēng)
問：目前超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)進(jìn)展如何？有沒有“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)？
彭承志：
這么說吧，量子芯片來源于“祖沖之”團(tuán)隊(duì)，來源于朱老師。我們也在配合朱老師開發(fā)系統(tǒng)，這和經(jīng)典的電子學(xué)設(shè)備很相似，利用企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，包括供應(yīng)鏈管理、質(zhì)量管理的優(yōu)勢(shì)，最后實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。用到的線纜等組件，都會(huì)有供應(yīng)鏈上的伙伴提供。還有一部分是軟件，包括整個(gè)云平臺(tái)的架構(gòu)、人機(jī)交互的編譯器的軟件等，正在通過軟件及其他合作伙伴，初步構(gòu)筑這個(gè)生態(tài)。云平臺(tái)的特點(diǎn)是給大家用，用得越多越好，使用本身就是我們的財(cái)富。
朱曉波：
IBM的上云對(duì)生態(tài)推動(dòng)做的更好，據(jù)我們所了解到的，他們有個(gè)幾百人的團(tuán)隊(duì)在運(yùn)營(yíng)這個(gè)云平臺(tái)。好處在于，不管有沒有用，從軟件到硬件到應(yīng)用等各個(gè)方面，IBM至少把整個(gè)生態(tài)都建起來了。
彭承志：
他們建立起自己的生態(tài)之后，就會(huì)有一套他們的編程語言、操作模式，現(xiàn)在世界各地的學(xué)者都在用他們的東西，還不讓我們用，這一點(diǎn)很不好，是讓我們很擔(dān)憂的。如果未來的量子計(jì)算都是用他們的操作系統(tǒng)或者編譯器……
朱曉波：
通過種方式，他們就培養(yǎng)了用戶習(xí)慣。大家已經(jīng)喜歡用這套操作語言和這種操作模式了，再去學(xué)一套新的，成本就很高。他們做的就是這樣的事情，讓用戶從最簡(jiǎn)單的開始學(xué)起。
彭承志：
他們從0到1，一步步邁得很好。從科研領(lǐng)域來講，他們?cè)谧龅恼俏覀兿胗玫�，�?dāng)然也會(huì)變成我們前進(jìn)的動(dòng)力。雖然做云這件事情有點(diǎn)吃力不討好，但是現(xiàn)在也是做了，并且得到了很多伙伴的支持。
云平臺(tái)上線主要承擔(dān)兩個(gè)職能，一是產(chǎn)業(yè)生態(tài)，一是公眾科普。云平臺(tái)本身更看重整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的整合，從芯片到制冷機(jī)，再把自主可控的軟件生態(tài)做成云上可以服務(wù)的接口，這是一個(gè)大系統(tǒng)。我們還需要用云平臺(tái)來牽引目前不在量子計(jì)算領(lǐng)域，但對(duì)未來量子計(jì)算行業(yè)發(fā)展很重要的生態(tài)伙伴一起來做，這同時(shí)也是構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)鏈的過程。
問：這次“祖沖之號(hào)”上云，對(duì)市場(chǎng)有什么影響？
彭承志：
對(duì)市場(chǎng)，我們還沒有想會(huì)有什么的影響。坦白說，從技術(shù)角度來講，我們建立量子計(jì)算云平臺(tái)，更多是想牽引這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。從市場(chǎng)角度來看，應(yīng)該是為未來的市場(chǎng)發(fā)展打下一定的基矗如果現(xiàn)在問云平臺(tái)能夠牽引多大的市場(chǎng)？那它可能會(huì)一定程度地牽引市場(chǎng)發(fā)展，但是未必會(huì)有立竿見影的效果。
朱曉波：
我稍微補(bǔ)充一點(diǎn)，就像彭老師剛才所說的那樣，我們?cè)诹孔佑?jì)算領(lǐng)域起步較早，光量子計(jì)算和超導(dǎo)量子計(jì)算在國(guó)際上都至少處于第一方陣的位置，大家的水平都差不多。
但是我們現(xiàn)在有些風(fēng)險(xiǎn)需要防范，比如國(guó)內(nèi)的量子計(jì)算被炒作得過于兇猛，使得原本該有的進(jìn)步的、真實(shí)的面貌沒有被呈現(xiàn)給廣大公眾，這樣很有可能會(huì)“捧殺”我們這個(gè)領(lǐng)域。
在這里我要呼吁一下，我們的研發(fā)是一步一個(gè)腳印的，過多少個(gè)月就提升多少算力，現(xiàn)在我們還處于非常嚴(yán)肅的科研加技術(shù)迭代的階段，不是明天融一點(diǎn)資，發(fā)一點(diǎn)新聞，技術(shù)水平就上去了。實(shí)際上，這對(duì)會(huì)量子計(jì)算領(lǐng)域會(huì)產(chǎn)生非常大的傷害。
但是，只要我們不走偏，持續(xù)有資源投進(jìn)來，既不浮夸，也不看不起自己，一步一步地走下去，那么在量子計(jì)算這個(gè)賽道上我們很有信心。我們有我們的國(guó)情，可以集中力量辦大事，甚至比他們還要早做到，這都是有可能的。
彭承志：
谷歌在這個(gè)領(lǐng)域更有雄心，但是我們堅(jiān)信，沒人能單獨(dú)干成，要么一起干成，甚至，我們要領(lǐng)先干成，我們要去努力。
本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件，文章內(nèi)容純屬作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)，未經(jīng)授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載，否則將追究法律責(zé)任。關(guān)注觀察者網(wǎng)微信guanchacn，每日閱讀趣味文章。
