量子計(jì)算機(jī)研制和應(yīng)用已經(jīng)成為各國(guó)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)之一，量子計(jì)算技術(shù)正走出實(shí)驗(yàn)室，走向行業(yè)應(yīng)用。

近日, 安徽省量子計(jì)算工程研究中心及量子計(jì)算芯片安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室傳出喜訊：中國(guó)首條超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)制造鏈啟動(dòng)升級(jí)擴(kuò)建。自主量子芯片生產(chǎn)、整機(jī)組裝等超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)制造核心環(huán)節(jié)將進(jìn)一步提升,這標(biāo)志著中國(guó)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)自主制造能力增強(qiáng)。 

中國(guó)科學(xué)院院士俞大鵬在“科技創(chuàng)新院士報(bào)告廳”發(fā)表演講。

8月29日，由深圳創(chuàng)新發(fā)展研究院、中關(guān)村產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)研究院、深圳企聯(lián)等共同主辦的“科技創(chuàng)新院士報(bào)告廳”第13期開(kāi)講，中國(guó)科學(xué)院院士、深圳國(guó)際量子研究院院長(zhǎng)、南方科技大學(xué)講席教授俞大鵬分享了量子計(jì)算的技術(shù)前沿與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，并就中國(guó)科技發(fā)展如何做到追求原創(chuàng)、注重應(yīng)用等問(wèn)題給出了建議。 

以下內(nèi)容根據(jù)俞大鵬院士演講記錄整理： 

目前量子科技是中國(guó)重要的發(fā)展戰(zhàn)略，身處數(shù)字時(shí)代，算力定義一切、算力決定一切，而量子計(jì)算以其強(qiáng)大的計(jì)算能力，正重新定義著算力的邊界與可能。通用量子計(jì)算機(jī)一旦被做出來(lái)就太強(qiáng)大了，若是與人工智能深度融合后甚至可以決定人類的命運(yùn)。因此，要將發(fā)展以量子計(jì)算為代表的量子信息技術(shù)作為國(guó)家戰(zhàn)略建設(shè)和布局。

一、萬(wàn)物皆可量子，人人皆可量子

宇宙萬(wàn)物，從微觀到宏觀，皆可追溯到其最小的量子構(gòu)造單元。這些微小的量子是宇宙最底層的科學(xué)基石，更是構(gòu)成萬(wàn)物的奧秘，所有的東西都是由最基本的量子構(gòu)造單元組成的。我們所熟知的一切宏觀現(xiàn)象，底層基元的規(guī)律就是量子力學(xué)，量子力學(xué)是反直覺(jué)的。而宏觀和微觀其實(shí)是混為一體的，只是從兩個(gè)不同的層面來(lái)描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

量子力學(xué)深入探索了宇宙由最小構(gòu)造單元組成的本質(zhì)，揭示了這些單元運(yùn)動(dòng)的最基本、最底層的規(guī)律，從而成為我們理解宇宙萬(wàn)物運(yùn)動(dòng)規(guī)律的關(guān)鍵科學(xué)。

宇宙萬(wàn)物是有一個(gè)最小的“磚頭”，這個(gè)“磚頭”就是原子，原子以上的構(gòu)成都是確定的，原子也有大有小。但是把原子砸開(kāi)的話里面是空的，其核心原子核只占原子體積的億萬(wàn)分之一，是非常微小的，電子圍繞原子核以電子云的形式在運(yùn)動(dòng)的。

因此，從微觀的層面來(lái)講，宇宙是非常虛空的。

從微觀的角度來(lái)說(shuō)，人類還是非常了不起的，人類身體大概有10的38次方的原子，這個(gè)數(shù)目大概比宇宙當(dāng)中所有的星系還要多，每個(gè)人都可以看成是一個(gè)小型的宇宙。

盡管宇宙看似很龐雜，但是從底層規(guī)律來(lái)講，宇宙由四種基本粒子——電子、光子、夸克和膠子構(gòu)成。這四種粒子在強(qiáng)力、弱力、電磁力和引力四種相互作用力下構(gòu)成的宇宙萬(wàn)物，就是老子說(shuō)的“道生一、一生二、二生三、三生萬(wàn)物”，“道”就是相互作用的規(guī)律。

宏觀的現(xiàn)象和微觀的粒子行為是相輔相成的，量子力學(xué)正是描述宇宙萬(wàn)物的這四種粒子基本運(yùn)動(dòng)的基本科學(xué)，這就是為什么萬(wàn)物皆可量子、人人皆可量子。 

二、量子力學(xué)最成功的應(yīng)用就是當(dāng)今的電子信息技術(shù)

量子科技絕對(duì)不是時(shí)髦的東西，而恰恰相反，以電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的工業(yè)體系，包括手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、集成電路等，它們的科學(xué)基礎(chǔ)都是量子力學(xué)。量子力學(xué)最成功的應(yīng)用就是以固體能帶論為代表的現(xiàn)代電子信息體系，這樣才能形成一個(gè)價(jià)帶、導(dǎo)帶、禁帶?；诠腆w的能帶論才能把物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。

以電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的工業(yè)體系

第一次量子革命造成了現(xiàn)在以電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的工業(yè)體系，但這一體系在很大程度上是對(duì)原子層面現(xiàn)象的被動(dòng)認(rèn)識(shí)和改造。盡管，芯片等技術(shù)的日常運(yùn)作不直接涉及量子效應(yīng)，但是，其工作原理是基于量子力學(xué)及其固體能量運(yùn)用的，所以大家別覺(jué)得量子力學(xué)那么神秘，我們現(xiàn)在用的東西都蘊(yùn)含著量子力學(xué)的原理。

那么，為什么還要提以量子計(jì)算為代表的第二次量子革命呢？主要源于下面的三個(gè)驅(qū)動(dòng)力：

第一個(gè)驅(qū)動(dòng)力是需求，大數(shù)據(jù)、數(shù)字時(shí)代呼喚顛覆性的算力，因此量子計(jì)算機(jī)被推到前臺(tái)。

前面強(qiáng)調(diào)過(guò)，算力決定一切、算力定義一切。然而，大家看看我們的手機(jī)，我們的超算、數(shù)字計(jì)算機(jī)算力到了天花板。以三極管為例，直接在一個(gè)芯片上集成幾千億個(gè)二極管和三極管，集成度越來(lái)越高，每個(gè)晶體管的體積會(huì)越來(lái)越小，比如三極管像一個(gè)水龍頭一樣控制水的大小，實(shí)現(xiàn)0和1的開(kāi)關(guān)，但是隨著晶體管的尺寸縮小到了納米級(jí)以后，會(huì)出現(xiàn)量子隧穿的效應(yīng)，導(dǎo)致漏電等問(wèn)題。量子效應(yīng)導(dǎo)致了數(shù)字計(jì)算到了天花板，而現(xiàn)在的大數(shù)據(jù)是每?jī)赡昃鸵环?。所以，面?duì)大數(shù)據(jù)的爆炸性增長(zhǎng)，需要一種顛覆性的算力來(lái)應(yīng)對(duì)，正是這樣的需求把量子計(jì)算推到了前臺(tái)。

當(dāng)然，這并不意味著電子計(jì)算機(jī)不行，量子計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)不可能取代電子計(jì)算機(jī)，它只能做電子計(jì)算機(jī)做不了的事情。

第二個(gè)驅(qū)動(dòng)力是量子科學(xué)本身需要發(fā)展，早期的量子力學(xué)先驅(qū)們，如愛(ài)因斯坦、薛定諤、普朗克等也對(duì)量子世界的某些特性感到不解，他們覺(jué)得這些東西不是那么完備、不是那么靠譜。愛(ài)因斯坦曾對(duì)量子力學(xué)的隨機(jī)性提出質(zhì)疑，難以想象，微觀粒子會(huì)像擲骰子一樣不可預(yù)測(cè)。另外愛(ài)因斯坦對(duì)量子糾纏的概念更不能理解了，兩個(gè)微觀粒子的糾纏如何能超越空間與時(shí)間的限制相互影響，這個(gè)糾纏是否真的存在呢？愛(ài)因斯坦的粉絲貝爾設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明愛(ài)因斯坦是對(duì)的，糾纏是不存在的，貝爾不等式后來(lái)被證明是被違背的。2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)給了量子信息的三位先驅(qū)，他們通過(guò)光子糾纏實(shí)驗(yàn)，證明量子糾纏是存在的。 

2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者

所以說(shuō)，量子科技本身需要發(fā)展的，早期的愛(ài)因斯坦都不能理解量子科學(xué)力學(xué)的方方面面，更別說(shuō)普羅大眾了。

第三個(gè)驅(qū)動(dòng)力就是能力提升，2001年前說(shuō)量子計(jì)算簡(jiǎn)直是天方夜譚，因?yàn)槟菚r(shí)量子計(jì)算壽命是納秒級(jí)別的，量子力學(xué)完不成邏輯計(jì)算，而現(xiàn)在的量子計(jì)算體系的相關(guān)壽命是微秒乃至秒、分鐘、小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。如今，能夠精確地在量子態(tài)層面操控微觀世界，包括朱棣文（諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，中國(guó)科學(xué)院外籍院士，第12任美國(guó)能源部部長(zhǎng)）、法國(guó)人克洛德在1997年有個(gè)光鎳的工作，到2012年以后，他們的學(xué)生跟美國(guó)人說(shuō)，可以精確地在量子態(tài)的層面操控微觀世界，還有在極端的條件下——極低溫、極弱信號(hào)這樣的環(huán)境中探測(cè)能力很強(qiáng)的，能夠加工原子級(jí)別的電極結(jié)構(gòu)等，隨著這些能力的提升，使得那些以前不敢想的事情，正逐一變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

綜上所述，量子計(jì)算有三個(gè)驅(qū)動(dòng)力：第一是需求，第二是量子力學(xué)本身需要發(fā)展，第三是能力提升。

時(shí)勢(shì)造英雄，量子計(jì)算機(jī)具有這種潛質(zhì)給數(shù)字時(shí)代提供一種算力。下圖是我同事做的一個(gè)卡通，如果說(shuō)100名學(xué)員走一個(gè)非常復(fù)雜的迷宮，不帶手機(jī)沒(méi)有信息的交流，只能試錯(cuò)，走不通就反復(fù)再走，直到所有人全部走出來(lái)。

走迷宮示例圖

如果是一個(gè)100比特的量子計(jì)算機(jī)去走同樣的迷宮，就等于孫悟空拔出毫毛變出2的100次方個(gè)小猴子同時(shí)去找到出路；同時(shí)，這些小猴子不僅心有靈犀一點(diǎn)通（相互之間處于糾纏與疊加），尤其是具有波的相干相長(zhǎng)、相干相消的特性。走不通的地方相干相消沒(méi)了，走得通的地方相干相長(zhǎng)省了很多計(jì)算的過(guò)程。這說(shuō)明，從理論極限上講，量子計(jì)算機(jī)能夠展示出經(jīng)典數(shù)字計(jì)算機(jī)無(wú)與倫比的強(qiáng)大算力。

幾年前，世界經(jīng)濟(jì)論壇就預(yù)言了量子計(jì)算可能給人類命運(yùn)方方面面帶來(lái)巨大的變革，甚至把每個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)值估值弄出來(lái)了。

各領(lǐng)域產(chǎn)值估值

為什么量子計(jì)算是大國(guó)科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)？這是政府投入的數(shù)據(jù)，從國(guó)際上的政府投入來(lái)看，可以看到，目前中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的政府投入與西方的政府投入差不多，《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》發(fā)過(guò)一篇文章說(shuō)中國(guó)已經(jīng)是科技強(qiáng)國(guó)之一了，這背后離不開(kāi)政府的大力支持與資金投入。

目前，在企業(yè)融資方面，美國(guó)、歐洲大約是我們的幾十倍。前不久有人說(shuō)阿里、百度都紛紛退出量子計(jì)算了，是不是量子計(jì)算涼了？我認(rèn)為，這是中美文化的差別，在中國(guó)，部分企業(yè)可能更傾向于追求短期內(nèi)的快速回報(bào)與指數(shù)級(jí)收入增長(zhǎng)。相比之下，國(guó)際上全部是頭部企業(yè)牽引的，像谷歌、微軟、IBM等，而且投資比中國(guó)大約高10倍，盡管政府層面的投資與國(guó)際上差不多，但在企業(yè)融資上就看出差別了，現(xiàn)在競(jìng)爭(zhēng)是這樣的格局。

在國(guó)際上，包括國(guó)內(nèi)整個(gè)量子科技都在進(jìn)行全鏈條布局，從底層設(shè)備的供應(yīng)到上游的技術(shù)應(yīng)用，這是國(guó)際上一個(gè)大的生態(tài)。深圳“20+8”產(chǎn)業(yè)規(guī)劃量子也是其中的一個(gè)方面。 

量子科技產(chǎn)業(yè)生態(tài)

在金融領(lǐng)域的應(yīng)用上，量子信息這一塊將來(lái)和經(jīng)典的計(jì)算機(jī)技術(shù)融合，就是“量超融合”，可能要兩個(gè)融合起來(lái)、混合起來(lái)協(xié)同作業(yè)，特別是在保密通信方面，中國(guó)大國(guó)企已經(jīng)入駐了，像中國(guó)電信已經(jīng)成為國(guó)盾量子第一大股東，這些表明，目前我國(guó)在量子保密通信方面已經(jīng)開(kāi)始布局了。每個(gè)領(lǐng)域?qū)α孔佑?jì)算帶來(lái)的變革都有預(yù)期，但目前我們還是處于比較前期的階段。

量子計(jì)算是解決特別復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題的一個(gè)有力工具，目前正處于AI助力量子計(jì)算的階段，量子計(jì)算的前期，需要在AI的助力下不斷壯大，當(dāng)壯大一定程度以后，經(jīng)歷一次質(zhì)的飛躍，轉(zhuǎn)變?yōu)榱孔尤斯ぶ悄?、量子學(xué)習(xí)等，能夠真正提供算力的階段。

量子計(jì)算機(jī)目前是解決特別復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重大平臺(tái)工具，然而，這一技術(shù)的進(jìn)展對(duì)信息安全的挑戰(zhàn)是實(shí)實(shí)在在的?；仡欉^(guò)去，圖靈提出了計(jì)算機(jī)科學(xué)的理論框架，他通過(guò)破譯德軍密碼，為二戰(zhàn)盟軍最后能夠戰(zhàn)勝德軍立下功勞。同樣，美國(guó)在二戰(zhàn)期間也因成功破解日本太平洋艦隊(duì)的密碼而獲得了戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前，信息安全體系主要基于RSA密碼，都是很大的密碼，然而，歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，再大的數(shù)字也會(huì)有被破解的一天。“10949769651859”這個(gè)數(shù)在九幾年用當(dāng)時(shí)最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)大約要用15萬(wàn)年的時(shí)間去破解，但1994年Shor提出了量子的大數(shù)分解算法，一秒鐘破解了這個(gè)密碼，因此，量子技術(shù)對(duì)現(xiàn)有密碼體系的威脅是實(shí)實(shí)在在的。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)提出量子計(jì)算機(jī)的概念以后，從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)研究，而我們國(guó)家最近十幾年才開(kāi)始研究，美國(guó)是否已經(jīng)造出了能夠破譯我們量子密碼體系的機(jī)器，這是一個(gè)未知數(shù)，盡管目前量子計(jì)算機(jī)的精度和規(guī)模還不足以立即破解所有類型的密碼，但理論上存在的威脅不容忽視。

去年，清華某位教授說(shuō)“無(wú)人駕駛撲面而來(lái)，將來(lái)幾億輛無(wú)人駕駛車就是幾億輛炸彈”，特別是當(dāng)密碼被黑客掌握，個(gè)人乃至家族的信息與日常作息規(guī)律被輸進(jìn)去，這個(gè)人除非永遠(yuǎn)不上網(wǎng)，否則安全岌岌可危。另外，包括高鐵與核基地等面臨的威脅是時(shí)刻存在的，這就是量子計(jì)算重要的原因。 

三、當(dāng)前量子計(jì)算仍處于解決特定復(fù)雜物理問(wèn)題的階段

量子計(jì)算機(jī)是挑戰(zhàn)人類操控微觀世界極限能力的世紀(jì)系統(tǒng)工程。我們目前有一系列的量子計(jì)算機(jī)的平臺(tái)/體系，有超導(dǎo)、硅基以及拓?fù)淞孔佑?jì)算，現(xiàn)在沒(méi)有人知道哪一個(gè)能夠勝出。

我們需要深刻認(rèn)識(shí)到“人人有責(zé)”不是重復(fù)建設(shè)，而是每一位科研工作者和從業(yè)人員將各自領(lǐng)域的單項(xiàng)技術(shù)做到極致、做成世界一流才有機(jī)會(huì)攻克量子計(jì)算的難關(guān)。

量子計(jì)算目前處在怎樣的水平呢？我們剛剛跨過(guò)了 “量子優(yōu)越性”的階段，美國(guó)人稱為“量子霸權(quán)”，但中國(guó)人不喜歡霸權(quán)所以叫量子優(yōu)越性。量子霸權(quán)的英文是“Quantum supremacy”，量子優(yōu)越性是“Quantum superiority”，證明量子計(jì)算機(jī)跟經(jīng)典計(jì)算機(jī)相比，對(duì)特定的問(wèn)題，量子計(jì)算機(jī)有無(wú)與倫比的算力優(yōu)勢(shì)。

具體來(lái)說(shuō)，2019年谷歌第一個(gè)出廠的“懸鈴木”量子處理器用53個(gè)量子比特成功展示了在統(tǒng)計(jì)問(wèn)題上的量子優(yōu)越性，隨后，我國(guó)2020年的“祖沖之”超導(dǎo)量子體系，以及2021年推出的“九章”系列光量子計(jì)算機(jī)。特別是“九章三號(hào)”，在解決高斯玻色采樣這一極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題上，展現(xiàn)出了量子計(jì)算機(jī)無(wú)與倫比的優(yōu)越性?！熬耪氯?hào)”在執(zhí)行高斯玻色采樣任務(wù)時(shí)，僅用百萬(wàn)分之一秒便完成了計(jì)算，而這項(xiàng)任務(wù)若交由當(dāng)前最強(qiáng)大的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，預(yù)計(jì)需要200億年。 但“九章”量子計(jì)算機(jī)尚不具備通用編程能力，因此無(wú)法直接應(yīng)用于其他類型的問(wèn)題，要一事一議，算完這個(gè)問(wèn)題就不能用于解決別的問(wèn)題了。因此，當(dāng)前量子計(jì)算仍處于解決特定復(fù)雜物理問(wèn)題的階段。

今年兩會(huì)上，中央提出要開(kāi)辟量子信息技術(shù)的新賽道。深圳量子研究院始建于2016年底，到現(xiàn)在已經(jīng)成為國(guó)家科技核心戰(zhàn)略力量的一個(gè)南方支柱。2020年有三項(xiàng)成果成功入圍了中國(guó)十大科技進(jìn)展，2021年更是直接入選了中國(guó)十大科技進(jìn)展。 

超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)－高集成度量子測(cè)控系統(tǒng)

上圖是深圳超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的樣子，里面的真實(shí)情況是66個(gè)比特的芯片放在這個(gè)地方，通過(guò)各種各樣的操控線路來(lái)控制它。66個(gè)比特都這么復(fù)雜了，如果600比特、6000比特呢？所以說(shuō)，量子比特非常難。 

未來(lái)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)示例

去年的深圳量子研究院有個(gè)里程碑的工作是展示把五個(gè)量子芯片連接起來(lái)，《nature》說(shuō)這個(gè)工作使量子網(wǎng)絡(luò)起死回生，或者是賦予量子網(wǎng)絡(luò)以生命。

2022年，深圳量子研究院還做了一項(xiàng)工作，被美國(guó)物理學(xué)會(huì)評(píng)為“十大年度亮點(diǎn)”工作，跟“激光點(diǎn)火”等入選了世界物理十大進(jìn)展，這項(xiàng)工作基于光量子網(wǎng)絡(luò)，首次以確鑿的實(shí)驗(yàn)證據(jù)排除了以實(shí)數(shù)形式描述標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)的可能性。

量子計(jì)算機(jī)現(xiàn)在處于什么階段呢？盡管，量子計(jì)算機(jī)從理論來(lái)講是2的N次方，且是呈指數(shù)增加的。但是，有兩個(gè)因素在制約它，首先，量子比特之間的精確操控與協(xié)同工作是一大難題。這好比一個(gè)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行復(fù)雜任務(wù)，每個(gè)成員（即量子比特）都需要嚴(yán)格按照指令行動(dòng)，但由于量子系統(tǒng)的微妙與脆弱，即便是微小的偏差（如45度與44.9度的微小差異）也可能導(dǎo)致整個(gè)計(jì)算過(guò)程的失敗。其次，量子信息的有效傳遞也是一大難題。這是目前非常難的問(wèn)題。美國(guó)為什么敢于賭博，因?yàn)閺奈锢碓韥?lái)說(shuō)沒(méi)有任何問(wèn)題，但技術(shù)工程挑戰(zhàn)非常難，要每一步慢慢迭代，量子計(jì)算機(jī)大約處在這樣一個(gè)階段。

目前量子計(jì)算機(jī)單個(gè)比特執(zhí)行命令的保真度正確性是0.99，發(fā)號(hào)施令的準(zhǔn)確度也是0.99，跟經(jīng)典計(jì)算比，錯(cuò)誤率比它高12個(gè)量級(jí)，經(jīng)典計(jì)算備份以后肯定不會(huì)出錯(cuò)，但是量子芯片會(huì)出錯(cuò)，所以量子計(jì)算機(jī)不糾錯(cuò)的話沒(méi)有任何用處。而一糾錯(cuò)就會(huì)迎來(lái)新的錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤會(huì)越糾越錯(cuò)。

去年深圳量子研究院的工作就是解決這個(gè)問(wèn)題，展示糾錯(cuò)后有了正增益，這一成果也入選了2023年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。糾錯(cuò)是當(dāng)下量子計(jì)算研究中很重要的內(nèi)容。

現(xiàn)在量子計(jì)算機(jī)是怎么用的呢？要有專用的量子計(jì)算機(jī)，別人有很復(fù)雜的問(wèn)題讓我們?nèi)ソ鉀Q，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)量子線路、集成一個(gè)量子的算法去解決這個(gè)問(wèn)題，這種定制化的問(wèn)題解決方案是不通用的。

因此，量子計(jì)算機(jī)處在一個(gè)剛剛過(guò)了量子優(yōu)越性的階段，如何通過(guò)有效的糾錯(cuò)策略來(lái)提升其計(jì)算穩(wěn)定性和能力，如果錯(cuò)誤率到了0.999999就可以做非常大、非常復(fù)雜的事情，現(xiàn)在只是在0.99、0.999的過(guò)程當(dāng)中努力。 

四、量子計(jì)算任重道遠(yuǎn)，不要捧殺，也不要棒殺

黨的二十屆三中全會(huì)和今年兩會(huì)的議題當(dāng)中提到，我國(guó)在2035年建成科技強(qiáng)國(guó)，中國(guó)從政府投入來(lái)看，已經(jīng)是科技強(qiáng)國(guó)了，跟美國(guó)差不多。但是缺乏原始創(chuàng)新，手機(jī)、電腦、高鐵、飛機(jī)、光線、衛(wèi)星等等，哪一樣都不是中國(guó)人提出來(lái)的。日本人最近20年有20個(gè)諾獎(jiǎng)，中國(guó)缺乏原始創(chuàng)新，沒(méi)有一個(gè)技術(shù)的源頭在我們這兒。

“卷”是我國(guó)缺乏創(chuàng)新最本質(zhì)的表現(xiàn)，現(xiàn)在太陽(yáng)能電池都是白菜價(jià)，包括鋰離子電池的電動(dòng)汽車全世界都圍剿我們。馬斯克講的話我非常認(rèn)同，真正的強(qiáng)者是永遠(yuǎn)壟斷的，你遙遙領(lǐng)先在前面跑，永遠(yuǎn)是壟斷的，只有弱者才會(huì)缺乏創(chuàng)新。“卷”是對(duì)創(chuàng)新的褻瀆，我們目前缺乏的是原始創(chuàng)新。

過(guò)去，在科技評(píng)價(jià)體系中過(guò)于偏重論文發(fā)表，對(duì)工程技術(shù)和技術(shù)人才非常不重視，比如，能夠看到原子的透射電子顯微鏡&冷凍電鏡，獲得了四個(gè)諾獎(jiǎng)，而實(shí)際上，我們國(guó)家早在1964年，8分的紀(jì)念郵票就是紀(jì)念造出了200kV透射電子顯微鏡的，但后來(lái)人才丟失了、技術(shù)丟失了，導(dǎo)致這一領(lǐng)域未能延續(xù)。

還有一個(gè)文化是“寧為雞頭不為鳳尾”，我的學(xué)生在美國(guó)，他說(shuō)光刻機(jī)大約有220多萬(wàn)個(gè)零配件，他采購(gòu)全球5000多家企業(yè)，每一個(gè)零配件都是世界最頂級(jí)的，只有每一個(gè)零配件做成世界一流才能集成有用的世界一流的系統(tǒng)。而量子計(jì)算機(jī)比光刻機(jī)復(fù)雜很多，現(xiàn)在都是爭(zhēng)當(dāng)“雞頭”，都在重復(fù)建設(shè)，不把單項(xiàng)技術(shù)做到世界一流的話，怎么能夠做出能干的量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)需要各行各業(yè)的人協(xié)同作戰(zhàn)，不是重復(fù)性建設(shè)。

量子計(jì)算從物理原理來(lái)講肯定沒(méi)有任何問(wèn)題，前面已經(jīng)展示了量子的優(yōu)越性，對(duì)特定的問(wèn)題量子計(jì)算機(jī)有無(wú)與倫比的算力優(yōu)勢(shì)，“九章3號(hào)”是200億年對(duì)百萬(wàn)分之一秒的優(yōu)勢(shì)。而目前，量子計(jì)算機(jī)操控的精度處在比較前期，還需要不斷地?cái)U(kuò)展、不斷精確地調(diào)控，也要應(yīng)用量子計(jì)算機(jī)，哪怕是數(shù)字的優(yōu)化、超量的融合也要做的。還有加密技術(shù)也是需要的，包括精密測(cè)量等都在用。

當(dāng)前，量子計(jì)算機(jī)過(guò)了優(yōu)越性展示，要實(shí)現(xiàn)從專業(yè)的量子計(jì)算機(jī)到最后的通用量子計(jì)算機(jī)的飛躍，需要量子計(jì)算機(jī)每個(gè)企業(yè)把核心設(shè)備做到最極端，做成世界第一。然而，我國(guó)現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)制面臨挑戰(zhàn)，若每個(gè)環(huán)節(jié)均需從頭開(kāi)始，將極大延緩創(chuàng)新進(jìn)程。相比之下，美國(guó)等先進(jìn)國(guó)家已建立起標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程與高效的供應(yīng)鏈體系，設(shè)計(jì)、采購(gòu)與加工等環(huán)節(jié)高效協(xié)同，這正是我們?cè)谘邪l(fā)道路上亟待突破的困局。

我從兩個(gè)維度詮釋創(chuàng)新，第一，現(xiàn)在什么熱做什么的跟班式研究，就是“卷”，當(dāng)然卷也有好處，現(xiàn)在我們國(guó)家把高層次的文章做到世界第一了。如今應(yīng)該是把冷板凳坐熱，讓別人跟著我們?nèi)プ?，第一個(gè)要從原始創(chuàng)新，要從坐冷板凳開(kāi)始，把冷板凳坐熱。

第二，追求極致、追求原創(chuàng)。把當(dāng)下沒(méi)用的技術(shù)做到極致就有可能得諾獎(jiǎng)，如果把當(dāng)下沒(méi)用的技術(shù)做到有用就可能發(fā)財(cái)。三百六十行，行行出狀元，沒(méi)有什么高低貴賤，任何事業(yè)把它做到最極致就可以了，要追求極致，追求原創(chuàng)。

第三，注重應(yīng)用、切忌玩弄“奇技淫巧”，量子計(jì)算機(jī)可能還有很多年的發(fā)展，不能等。中國(guó)發(fā)明了火藥，西方人搞了《火藥學(xué)》，設(shè)了炸藥獎(jiǎng)，這個(gè)炸藥獎(jiǎng)就是響當(dāng)當(dāng)?shù)闹Z貝爾獎(jiǎng)。要注重應(yīng)用，任何東西得想著應(yīng)用，如湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，即便在當(dāng)時(shí)難以立即預(yù)見(jiàn)其具體應(yīng)用，他仍堅(jiān)信這一發(fā)現(xiàn)具有廣闊的未來(lái)前景。

量子計(jì)算，路阻且遠(yuǎn)，不要捧殺，也不要棒殺，需要不斷加強(qiáng)人才儲(chǔ)備、努力打造量子信息技術(shù)生態(tài)鏈，讓科學(xué)家去做科學(xué)家的事情，企業(yè)做好企業(yè)的事情。

量子計(jì)算，人人有責(zé)，只有每個(gè)人把自己的行業(yè)和領(lǐng)域做到極致、做成藝術(shù)品，才有可能制造出具有顛覆性算力的強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)。

（整理者：林美丹。本文經(jīng)俞大鵬院士審訂）