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”有66比特，而今天我們上線的云平臺的“祖沖之號”同款量子計算機(jī)有176比特，請問技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在哪些方面？

朱曉波：

其實(shí)我們當(dāng)時在2021年推出的“祖沖之二號”就是176比特，只不過對外公布的、可以讓外部接觸到“祖沖之號”是66個比特，還有110個比特是耦合比特，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”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個比特的接口，使得公眾可以訪問到全部的176個比特，這就是我們做的升級。

彭承志：

“祖沖之二號”這個云平臺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，同時也是想做一個聯(lián)系產(chǎn)業(yè)生態(tài)、向公眾科普的好平臺。

問：量子計算的原理是什么？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)，如果一臺量子計算機(jī)連糾纏都沒有做到，那它是實(shí)際上就是2個量子比特放在那里，沒有任何關(guān)系。2個量子比特如果糾纏起來，就會有冪次方維度的增加，2個比特是4個維度，3個比特是8個維度，但是如果3個比特沒有糾纏起來就是3個2個維度，如果糾纏起來就是8個維度。比如12個比特，兩兩糾纏和12比特糾纏的對比，就是6組4個維度空間和2的12次方個維度空間的區(qū)別，這完全不是一個量級。所以量子糾纏是算力的基礎(chǔ)。

“祖沖之”號超導(dǎo)量子計算機(jī)（觀察者網(wǎng)攝）

彭承志：

量子計算和傳統(tǒng)計算機(jī)的并行計算不一樣。并行計算每一個核可以獨(dú)立完成不同任務(wù)，量子計算不是，量子計算要求所有參與的比特必須能夠建立起量子糾纏，這種量子糾纏會幫助量子計算機(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)驗去證明這一點(diǎn)。

目前的量子計算機(jī)還不能提供通用算力，需要針對具體問題設(shè)計特定算法。為什么我們要針對隨機(jī)線路采樣問題做量子優(yōu)越性的展示？因為在這個問題上，量子計算機(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的計算速度。

我們現(xiàn)在所處在階段是，要把量子計算機(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)用價值的問題。只有解決了這幾個問題，量子計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)越性在國外有一個更加響亮的名字，叫量子霸權(quán)。實(shí)際上，它是指從學(xué)術(shù)上找一個問題，估計在經(jīng)典計算機(jī)中的復(fù)雜度，也就是對要花多少時間或者要多少存儲器嚴(yán)格度量，最后拿這個問題放到量子計算機(jī)中進(jìn)行計算，再做比較。這個問題，如果經(jīng)典計算機(jī)完全沒辦法計算，只有量子計算機(jī)可以計算，或者用經(jīng)典計算機(jī)中最牛的超算計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)”這個詞有點(diǎn)負(fù)面，用“優(yōu)越性”會更準(zhǔn)確。簡單來說，就是經(jīng)典計算機(jī)在這個問題上算不過量子計算機(jī)。

糾錯，和谷歌、IBM爭奪下一座“天王山”

問：近兩年量子計算機(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”、“九章”、“懸鈴木”、“北極光”這些量子計算機(jī)的量子優(yōu)越性被證明，對科學(xué)家們來講，這是非常大的里程碑。

第一，理論上，量子計算機(jī)有比經(jīng)典計算機(jī)更優(yōu)越的地方，現(xiàn)在我們終于用實(shí)驗證明之前的物理理論是對的，量子計算機(jī)就是算得過經(jīng)典計算機(jī)。第二，谷歌和我們都做了一些“糾錯”的原理類驗證，證明量子計算在原理上沒有問題。將來，我們?nèi)绻鲆粋€通用的量子計算機(jī)，就要把錯誤降下來。這就是最近兩年做量子計算領(lǐng)域的進(jìn)展。

彭承志：

“糾錯”這個問題確實(shí)是非常重要。量子比特每一次“門”操作都是有錯誤率的，這樣的錯誤可以累積下去，可能一個比特操作幾十次后，被發(fā)現(xiàn)變成沒有意義的東西?，F(xiàn)在很多團(tuán)隊宣傳量子比特數(shù)量，目前，確實(shí)可以打印出1000個比特，但不能對它進(jìn)行有深度的操控，第一千個比特和第一個比特根本連接不起來，是沒有意義的。實(shí)際上，我們要把量子計算機(jī)做到可以和經(jīng)典計算機(jī)一樣基本沒有錯誤。實(shí)現(xiàn)了糾錯以后，量子計算才具有真正的意義。

以前，糾錯是越糾越錯，朱老師說的“原理類驗證”，是說現(xiàn)在我們證明可這個糾錯可以越糾越好，但是現(xiàn)在還不夠好。比如現(xiàn)在做兩、三百次就錯一次，最好幾百萬次才錯一次，這是量子計算機(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年左右的時間里實(shí)現(xiàn)糾錯。這是繼證明“量子優(yōu)越性”以后，量子計算要實(shí)現(xiàn)的的第二個里程碑，也是要爭奪的“天王山”。我希望朱曉波的團(tuán)隊能率先實(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能力的云平臺在3年左右的時間內(nèi)發(fā)布出來，到時不僅要做到糾錯，還要能夠展示一些具有應(yīng)用價值的量子優(yōu)越性。

未來3-5年內(nèi)，誰能率先實(shí)現(xiàn)這些，誰就能真正用這個云平臺去賺錢。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年左右的時間看能不能推出一個通用量子計算機(jī)云平臺，幾乎沒有錯誤，可以實(shí)現(xiàn)所有的量子優(yōu)越性，比如量子計算、量子組合優(yōu)化、量子破譯密碼、量子氣象預(yù)報……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，也是外國關(guān)注的焦點(diǎn)。

問：那么，量子計算還不能單獨(dú)提供通用算力，今后我們是不是要朝著量子計算和經(jīng)典計算融合的路徑發(fā)展？

彭承志：

“超量混合”的根本思想，是把超級計算機(jī)和量子計算融合起來，融合的方式是希望把經(jīng)典計算機(jī)算不了的問題，或者計算比較困難的問題，或者算起來能耗比較高的問題，轉(zhuǎn)到量子計算上。只要量子計算能夠算得比超算經(jīng)濟(jì)，就可以產(chǎn)生商業(yè)價值。

目前的量子計算機(jī)，更像服務(wù)器，而不是家庭計算機(jī)。說它像一臺服務(wù)器，是因為它跑在超算云端時，會更多地發(fā)揮整個計算任務(wù)中協(xié)助器的功能。早期的計算機(jī)中是有“協(xié)處理器”的，如果在某些方面，量子計算機(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做出來，讓更多人使用。這給我們帶來了更多靈感，推動了這個領(lǐng)域的進(jìn)步。

問：量子計算在未來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那個程度的量子計算機(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。但是大家要有一個基本共識，那就是它不可能什么事情都能干，量子計算機(jī)很可能是對傳統(tǒng)經(jīng)典計算機(jī)的補(bǔ)充。我們可以把一些特別困難的問題交給量子計算機(jī)，把另外一些經(jīng)典計算機(jī)處理的很好的問題還是交給經(jīng)典計算機(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。