为什么说中国在量子计算领域处于世界领先水平?

杜卫宁


中国在量子计算领域的领先水平,先从第二个问题:中国到底有哪些量子计算领域的大牛谈起。

施尧耘,福建泉州人,世界知名量子计算科学家。

他的“简历”,可能让在场的各位吓得抱住了自己:

年仅40多岁的他,身上就已有这些名号——


-世界知名量子计算科学家

-密西根大学终身教授

-美国国家科学基金会“职业成就奖”(Career Award)获得者

-阿里云首席量子技术科学家(9月11日正式加入阿里巴巴)


他的前半生,有传奇,有故事,更有大到人类的责任感。


-有故事的男同学:天天打篮球的“全能”学霸

(图右为施尧耘)

施尧耘是晋江金井人,还是泉州五中的毕业生。在大家眼中,他从小就是名“全能”学霸,在学术上收获的成功也与良好的家庭教育分不开。

施尧耘的父亲是泉州晚报社原总编施能泉。说起儿子的成功,他笑道:“孩子小时候学习自主,长大后事业也靠自己,都不怎么需要父母操心。”

高中时,施尧耘就是年段里“学霸中的学霸”,高中3年成绩始终保持在年段前二,尤其物理和化学是强项。最同学“可气”的是,“施尧耘天天去父亲单位打篮球,可考试总是半小时后交卷”,他的老同学表示。


-名校博士后;论文35篇;美国颁给他职业成就奖!

1997年,施尧耘本科毕业于北京大学,后在美国普林斯顿大学取得计算机科学博士学位,毕业后留在美国工作,此后成为密歇根州立大学终身教授。

2004年,施尧耘获得美国国家科学基金会颁发的职业成就奖(Career Award)。他的多个研究项目获得美国国家科学基金的资助。

据虎嗅查询,施尧耘从2005年至今共发表35篇论文,绝大多数与量子计算有关,包括今年他与他人一起发表的两篇论文。

努力和成功没有让施尧耘止步,他把目光投向了人类服务。


-他加入阿里巴巴NASA计划,重磅助力华人科技力量

在理论量子信息科学领域,施尧耘涉猎颇广,研究主题包括:量子算法和复杂性,量子通信复杂性,量子系统和量子计算的经典模拟,量子信息学和量子密码学,在美国持有与量子科学相关的多项专利。

9月11日,施尧耘正式入职阿里巴巴,担任阿里云量子技术首席科学家,他的主要工作是组建并负责阿里云量子计算实验室。

该消息一出,即刷爆了泉州朋友圈,因为这位顶级科学家是地道的“转究郎”,他重磅助力华人科技力量。

有网友评论——

早在今年初,阿里巴巴找到施尧耘,没想到却被他一口回绝了。施尧耘认为:“因为我在学界很快乐。”

最后加入阿里,施尧耘说原因很简单,这家公司要做的也正是他要做的:让量子计算落地。“我愿探索自然赋予人类的终极计算能力。如今,我看到了梦想实现的希望。”

事实上,今年3月,阿里巴巴宣布启动NASA计划,要面向未来20年组件强大的独立研发部门,为服务20亿人的新经济体储备核心科技。

在阿里6万名员工中,工程师有一半,博士所占比重持续攀升;36位合伙人中有9位拥有工程师背景。

阿里巴巴NASA计划和施尧耘有着相同的愿景:用科技服务人类。


施尧耘说:“时代造英雄,量子计算是我们这个时代的机遇。”

而在量子计算科界,或许施尧耘就是时代本身。


优秀的科学家们贡献华人技术力量,这就是其中最重要的原因之一。


阿里云


此提问明显有羞辱读者智商与误导国民认知之嫌疑,让人们误以为全世界都承认纠缠与叠加等超自然力理论是正确的量子理论,人类制造与抓控单光子的能力不容置疑,从而给人们对光量子通信、计算、探测与导航等科技产生不是伪科技的错误印象。实际上,光量子伪科技漏洞百出,凡是具有本科以上理工科学历、智力正常、无不良动机之人,如果仔细分析光量子伪科技的宣传资料,都不难发现其中无法自园其说的漏洞,只是有太多的国民习惯于盲听盲信与盲从,人云亦云,缺少质疑与独立思考的良好习惯,从而为伪科技招摇过市提供了便利。

如果想了解本人质疑光量子伪科技的具体观点与论据,可在头条输入本人姓名或文章标题搜索《池昭新是什么人?为什么这么反对潘建伟的量子成就》,以及《为什么说潘建伟团队已验已验证贝尔不等式的实验是假的?》等文章。

建议那些习惯于贬斥他人的网友,也好好查阅本人的质疑文章,本人的百万元悬赏求驳倒在等待着你呢!千万别说你与钱有仇!更不要说出"为了保密"的大笑话,因为本人质疑的范围全部是已向全世界公开发表的量子理论与技术!

大家也可以邀请活跃在头条的潘建伟团队成员袁岚锋(副研究员)、九维空间(博士),以及在头条长期大量宣传光量子科技的刁博、科学认识论、宇宙与科学、silentTurbine、李永乐老师、量子实验室、地震博士、蛋壳科普、讲科学堂、奥卡姆剃刀、郑瑞文等著名学者,对本人的观点与论据进行反驳。


池昭新一城市新模式


又是一个“为什么体”的谣言!

中国在量子技术领先世界的依据从哪里来的?意淫吗?

先说说被吹上天的量子通信。这个概念完全是某些人有意无意使用不规范的命名导致的讹传。爱因斯坦相对论和波尔为代表的哥本哈根学派量子学说都早已经证明,任何超越光速的能量和信息传输都是不存在的。

所谓量子通信,其实是基于普通通信技术的,基于普通加密算法的,基于普通密钥数字的,只是借助量子纠缠进行密钥分发的通信技术。

就算是这个量子密钥分发,对来某些人来说恐怕也只是幌子。

因为我曾经看到某些量子吹们的解释,是在量子卫星和两个地面站之间,实现三地的三个光量子纠缠,单个光量子传输。恕我量子物理的书读的还不够多,真心不知道这三量子纠缠是咋实现的。至于单个光量子传输,他们的解释是因为光量子不可分割,所以不能被窃听,因为一旦窃听,光量子就被窃听者给截取了,接收者就收不到了。What?不是利用量子纠缠传递密钥么,怎么直接发射光量子传递信号了?听他们这么说,我真怀疑他们说的根本就不是什么量子通信,而只是用弱激光通信。

即便如此,也解释不通。因为在量子级别,如果窃听者在光路上放个半透镜进行信号窃听,就算一个量子,也会同时反射和透射。没错,这就是著名的量子状态叠加。一个量子同时通过双缝,并且在双缝后面的屏幕上形成干涉条纹。可是这反射和透射任意一边一旦被观测,就会随机成为有或者没有。

总之吧,量子通信目前故事大于实际,理论大于实验。量子卫星恐怕就是为了把项目规模搞大,逼格抬高而做的噱头。实验室里俩操作台之间的可实用可普及的量子通信技术和装置还没做出来呢,扯什么空地通信。

至于有些喷子们意淫的什么核潜艇量子通信,什么阅兵用量子通信,什么量子城域网、甚至量子雷达,都是纯属扯淡,根本没影的事。

再说说量子计算机。原理就是利用量子状态叠加和量子纠缠进行并发运算。就好比我们要计算0-255每个数乘7的结果。普通计算机得穷举二进制00000000-11111111的每个数跟1111相乘,一共要算256次。而由于量子的叠加态特性,一个由量子组成的8位二进制数qqqqqqqq的每一个q都是0和1态的叠加,所以只要一个qqqqqqqq就可以代表00000000-11111111的所有数,仅仅乘一次就等于普通计算机的所有穷举。

量子计算领域,目前领先的是谷歌,做到了操纵72个量子比特。其次是IBM,50个量子比特。恕我信息收集量小,所看到的最近的新闻是中国科技大学18个量子比特。

顺便说一句,中国科学院郭光灿团队模拟了64量子比特的线路。这不是真的操作量子比特,而是用普通计算机模拟64量子比特运算的情况。


大块儿板儿砖


量子计算领域,中国确实处于国际领先的水平。

这里面主要有以下几方面。

首先,在光量子计算方面,依靠10光子量子纠缠做出的量子计算机,由中国科技大学的潘建伟院士的研究团队完成。2017年他们还召开了相应的新闻发布会,表明在这一方面我国的光量子计算机已经可以解一些比较简单的线性方程组。而且,光量子纠缠的数目增加1个,计算能力将翻倍,所以如果做到11个光子纠缠,计算能力变成原来的2倍,如果做到12个光子纠缠,计算能力变成原来的4倍……这就是所谓的量子计算的“指数加速”优势。因此,在不久的将来,我国的光量子计算的威力将爆发。

其次,在清华大学,交叉信息研究院的兼职教授段路明发展了常温下的几何量子计算。他们主要是做金刚石量子计算、超导量子计算以及离子阱量子计算。而且,他们还发展了量子计算的网络,实现更大规模的量子计算。段路明同时也是美国密歇根大的终身教授,他在清华大学担任姚期智讲座教授。而姚期智院士是交叉信息研究院院长,是计算机最高奖“图灵奖”获得者,姚院士本身也有物理学的博士学位,对量子计算也很熟悉。

当然,在清华大学也有龙桂鲁教授的研究组也做量子计算方面的研究。

最后,必须要说的是,虽然目前中国的量子计算正在崛起,但美国的IBM公司也在做量子计算,而且他们最近在超导量子设备上实现了一种新的量子算法,这算法具有很强大的模拟计算能力。另外,加拿大的d-wave公司的量子计算机已经开始在市场上销售了。所以,怎么说呢?现在量子计算领域至少是三国鼎立,不是中国一家独大的。


轩中科技评论


量子计算是基于量子的全新应用领域,这项技术的突破对于现代装备性能的提升具有革命性意义。众所周知,现代装备最大特征就是智能化,而智能化的根基就是计算。量子计算机突破50比特,那么其将全面超越传统计算机,这对于需要海量数据处理的现代装备来说是革命性的。

中国在量子计算领域起步虽然没有西方早,但是中国具有集中力量干大事的优势,在西方提出理念还没有真正开始攻关的阶段,中国已经开始大力研究了,取得领先也就不足为奇了。其实在诸如高温超导、空间站等诸多领域,中国领先世界都是一样的道理。

以潘建伟为代表的中国科技大学团队、浙大王浩华团队,还有科学家郭光灿、郭国平,朱晓波等都是量子计算领域的大牛,正是他们的积极努力才让中国在量子计算领域取得了世界领先地位。潘建伟院士作为总体协调人,把全国的量子计算专家团队凝聚在一起,实现了同步研发,数据共享,可谓是为集体攻关起到了组织统领的关键作用。

目前我们量子计算已经突破了10比特的超导量子计算,下步将突破50比特的超导量子计算的目标。可以肯定的说在量子计算领域我们已经处于世界领先水平。当然我们试验成功的也不是真正意义上的量子计算机,距离真正的实用化量子计算还有一段路要走。中国量子计算已经在部分领域领先发达国家,但现在说量子计算整体领先发达国家,显然有点夸张。如果问整体上领先发达国家多少?这个问题显然问的有点早。


环球快评


“量子科技”是一个比较大的概念,量子力学虽然是现代物理学的基础,不过真正用到量子特征的量子产品目前非常少。一些卖保健品、医疗保健设备的经常打着“量子”旗号,那些“量子产品”统统和量子无关,纯粹就是一个骗子产品。目前只有量子通信有了实用化,中国只是在量子通信方面处在公认的世界领先位置。量子计算方面,中国也有了一些成绩,但和国外的大企业、实验室相比,并不是处在领先位置。

“墨子号”量子科学实验卫星就是中国的量子通信领跑全世界的标志。世界上搞量子通信的国家越来越多,有的也不差钱,可其他国家就是没有量子通信卫星。不是他们对量子通信不感冒,他们在内心里非常渴望拥有墨子号这样的量子通信卫星。墨子号不是一个简单的能够发射纠缠光子对的装置,就算其他国家把自己的分发纠缠粒子的装置送上太空也没法工作,因为他们的技术精度达不到。

潘建伟为形象解释墨子号的精度,打了两个比方:一个相当于在月球上点一根火柴,仪器能够清晰地看到;一个是如果把汽车发射到木星轨道,仪器可以看清汽车上的车牌。在一些材料上看到的发射600万对光子接收到1对,就是对应着看清月球上火柴发出的光;地面装置以及高速飞行的卫星之间能够准确的接收发射的单光子,需要有非常高的对准精度,看清木星轨道上的车牌号指的就是这个。只有实现了这样的技术,墨子号量子卫星才能工作。有人认为这样的技术没有实现,说潘建伟把没实现的技术吹成已经实现了,那是因为他不懂。如果这样的技术真的没有实现,就意味着所有与墨子号有关的实验都是造假,那谁就应该去给《Science》《Nature》《PRL》举报,把潘建伟的论文全部撤掉。


墨子号卫星完成了一系列在地面上无法完成的实验,确保了中国在量子通信方面的世界领先。这不是自己吹的,这是国际公认的。

中国的量子通信走到世界领先,期间经历了大量的磨难。一项项的论证,一个个技术的攻关,无数次近乎绝望后又柳暗花明。对于今天的成就,我们应珍惜;对于潘建伟,我们应尊敬,就像《Nature》上的一句话“China is very luck to have him”,拥有潘建伟是中国的大幸。


刁博


中国在量子科技世界领先,主要有以下原因。

一是爱因斯坦的广义相对论,对光子纠缠,量子通讯不是很接纳,所以以美国为首的西方世界对此事总是犹豫不决。同时由于理论不成熟,所以也为某些方面的人预留了漏洞,更为重要的是为人心不正的人骗取国家巨额研究经费提供了借口。所以世界许多国家包括我们国家也有人总在揭露量子研究方面的漏洞,而干扰正常的研究工作。

二是美国政府发展经济空心化以后,决心恢复制造业。忽视了对量子科技的进一步投资和研究。美国是世界科技研究的标杆,美国不研究,其他西方国家往往也采取忽视的状态。

三是中国政府对民族复兴的强烈愿望。中国政府花大力气,组建团队,刻苦公关。投入了大量的人力物力经费,支持量子研究,发射量子卫星“墨子号”,建立量子通行网络,开发量子计算机,进行量子纠缠实验,为中国赢得量子科技领域占领了制高点。

四是潘建伟院士顶住来自各个方面的压力,刻苦钻研,精益求精,终于功夫不负有心人,获得了举世公认的科学成就。我们为量子科技研究而骄傲,那么我们都要为潘建伟院士喝彩,为潘建伟院士点赞!为这样的团队鼓与呼。毕竟量子科技是未来中华民族必须把握的方向。


锦绣中华一捧土


要讨论量子计算,先简要普及下目前的电子计算,然后我们再来展望,看看区别在哪儿。

简化下,任一智能计算系统必然包含输入、指令处理、运算、输出。输入:采集信息后编码输入(预设数值变量或模数转换等物理模拟变量数值化);输出:直接到执行单元再反馈到输入单元,或到人机界面再反馈到指令单元执行;指令单元和运算单元就结合的比较紧密了,指令单元需要读取预设的数据所代表的指令流程再对输入数据执行相应的运算。

那么,当前计算机的速度瓶颈在哪儿?一些显而易见的先抛开一边,比如过程缓存等,简要说下执行效率,cpu的运算速度,抛开其逻辑构架,其速度由驱动频率决定,而其能承受的最高频率由其中的晶体管的开关速度和其耗能决定。为啥随着集成度越高执行频率越高哩,其中一个因素是因为在单晶硅上加工的开关越小,其开关能耗越低,芯片的良品率决定在加工的开关电子响应速度上,这里有个时序的概念,学过数字电路的都知道何谓脉冲争峰,一致开关状态电路中,不同逻辑处理要设计成经过同样多的开关路径,以便输出的方波不会出现争峰现象,在高频率下,细微的速率差别经多级累积后,其结果会干扰正确的运算结果。因此,随着光刻加工趋向于极限,现代单芯片体系也基本到头,摩尔定律也就失效。

由上可知,所谓量子计算(特殊只经过内部特定物理结构模拟得出结果的不说,那不叫量子计算系统,那是属于实验室的研究应用)必须有高效的编码输入输出渠道,并且可操控的量子可稳定交互运算,其速率能耗自然远超现有体系,同样其指令数据等输入效率决定了量子计算的瓶颈。

目前量子计算多以研究各种量子物理状态的交互逻辑变化和可操控性方面,再辅以合适的拓扑结构模型,其和经典的电子开关截然不同;解决了拓扑结构和基本逻辑运算,还要有合适的编码数据输入和输出转换。

所以,不能抛开基本面耍流氓。

目前的量子计算科普就流氓的很!

这个题主的问题也很流氓,领先在哪儿我们是不知道的。


不真实的影子


首先,就拿量子计算机来说,量子计算机一直以来都在被世界各国的科学家研发,也有不少科学小白们认为他是一个骗局。而今天,世界上第一台量子计算机诞生了。而且诞生在中国。



中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。该研究团队在上海正式发布了这一系列研究成果。


潘建伟教授在现场宣布,5月3日,中国科学院在上海举办新闻发布会,宣布世界上第一台
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,在基于光子和超导体系的量子计算机研究方面取得了系列突破性进展。该研究团队在上海正式发布了这一系列研究成果。


量子计算机是指利用量子相干叠加原理,理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。曾有人打过一个比方:如果现在传统计算机的速度是自行车,量子计算机的速度就好比飞机。使用亿亿次的“天河二号”超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组,所需时间为100年。而使用一台万亿次的量子计算机求解同一个方程组,仅需0.01秒。


例如,一台操纵50个微观粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可超过目前最快的“神威·太湖之光”超级计算机。实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。


轩杂谈


在我看来,已多次接触这类问题,能不能真心实意的问问自己,那些回答中国的量子科学技术是领先的人,和反对量子科学的人,你们真的懂量子科学?在职的科学家都没有敢说他自己的量子科学领先于世界,那么是谁说的这句话?不如截个图看看。

笔者认为,不管是反对者,唱衰者,或者是吹捧者,他们很少有人都具备量子科学的评价能力,如下言论全部来自于媒体,作为一个读者,要有清醒的判断能力。在笔者看来,媒体是坏事的一员,因为不懂或者理解能力,造成了目前量子科学的混乱!并且一些科学人物,在公开场合大谈神学,违背了科学的精神!希望他们也能谨言慎行。而且,在量子科学未能成功的今天,有关人物参与量子股票的行业,合适不合适,有待商榷?

世界上的量子大国是美国,这是全球公认的。但是令人诧异的是,包括美国的量子计算机到底是个什么形式?以什么原理运行?能不能实现量子霸权,这些都是未知数。

目前可以断定的是,第一,量子储存器还躺在实验室里,离应用还遥遥无期。请参考郭光灿院士领导的量子实验室。

第二,最有可能实现量子霸权的,量子计算机,是谷歌的量子计算机,但是基于商业模式,他们也没有办法回答到底能不能?请参考量子学博士九维空间的文章。

第三,量子计算不等同于拥有量子计算机,量子计算和量子计算机不该发上等号,它们没有先后的顺序。量子计算可以出现在没有产生量子计算机之前。

第四,媒体夸张说,五年六年以后,可以应用到社会生活中,让他们拿出证据来。甚至可以立帖为证,六年以后再说。关于量子通讯加密,他到底用了什么态?纠缠态,叠加态,或者偏正态,这都不是问题,有效就可以。

第五,最近出现了量子纠缠治病的那种,奇怪理论,他不是在给我们科学界争光,那是在抹黑我们的科学界。我们可以肯定,有些人打着量子纠缠的名义,干了不光彩的事情。

我建议国家对量子科学技术进行一定程度的媒体限制,除了加强监管审核和审查之外。望我们的在职科学家谨言慎行,望我们的媒体不要夸张夸耀。望反对者能够以科学发展的心理看待这个问题!特别是一些科学达人在自己都知之甚少的情况下无底线的夸张,给量子科学的发展带来了恶劣的影响。

一个国家的科学技术不是靠吹牛来发展的,中国需要真真实实的科学技术,而不是像纳米,汉芯,或者韩春雨之类的人或物!我反对无底线的夸张和夸耀,但是我更反对唱衰中国的科技发展。

最后我祝愿科学技术人员以中国的荣誉感为重,能够在56年之内拿出真实可靠的产品来,无论如何,在我看来,你们的成功才可以打消这一切疑虑!

在没有量子纠缠产品出现之前,谈论它的大好前途,会给我们国家带来恶劣的影响!

恳请头条对此类悟空问题,进行有效的审核,在我看来,这有可能是激化矛盾,或者故意为之。

笔者在这里提出这样一个问题,当一项科学变成了舆论科学的时候,变成了公关科学的时候,你觉得他的前途在哪里?世界上有没有一种科学,他在铺天盖地的舆论之下产生的?能成功了以后再说吗?个人可以不要脸,国家呢,我们国家的荣誉感在哪里?

我相信现职科学家现在所进行的工作是艰难无比的,笔者没有权利在这里批评他们,作者一定要通过媒体告诉大家:请我们每个人,用尽全身的力气,认认真真的爱我们这个国家,别让他受伤害!


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