導(dǎo)語(yǔ)：5月31日晚，176位“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算云平臺(tái)正式上線，并向全球用戶開放。這刷新了我國(guó)云平臺(tái)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的比特?cái)?shù)記錄，將進(jìn)一步推動(dòng)量子計(jì)算軟硬件發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。什么是超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)？什么是量子優(yōu)越性？量子計(jì)算領(lǐng)域爭(zhēng)奪的下一個(gè)“天王山”是什么？為何要與谷歌、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”量子計(jì)算總工程師朱曉波，“祖沖之”量子計(jì)算常務(wù)副總指揮、國(guó)盾量子董事長(zhǎng)彭承志接受采訪觀察者網(wǎng)等媒體記者報(bào)道。以下是剪輯好的場(chǎng)景，按照問答邏輯按一定順序進(jìn)行記錄、調(diào)整和刪除（需經(jīng)受訪者審核同意）。

受訪者朱曉波（左）、彭承志（觀察者網(wǎng)攝）

問：2021年的“祖沖二號(hào)”是66位，而我們今天推出的云平臺(tái)上的同款量子計(jì)算機(jī)“祖沖二號(hào)”是176位。技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在哪些方面？

【資料圖】

朱曉波：

事實(shí)上，我們2021年推出的“祖沖二號(hào)”有176位。但對(duì)外公布并可供外界訪問的“祖沖二號(hào)”有66位，其中110位為耦合位。主要作用是大大提高位間的控制精度。這次《祖沖之號(hào)》上云，我們覺得有必要向大眾展示它的真實(shí)面目，所以我們也提供了110位的接口，讓大眾可以訪問全部176位。這是我們所做的升級(jí)。

彭承志：

云平臺(tái)“祖沖二號(hào)”更面向云用戶。這一次，所有的部分都向公眾開放，看看是否能產(chǎn)生新的想法。同時(shí)，我們也想成為一個(gè)對(duì)接產(chǎn)業(yè)生態(tài)、向大眾科普的良好平臺(tái)。

問：量子計(jì)算的原理是什么？什么是量子糾纏和量子疊加？

朱曉波：

量子糾纏是計(jì)算能力的基礎(chǔ)。如果量子計(jì)算機(jī)連糾纏都實(shí)現(xiàn)不了，那么它實(shí)際上只是兩個(gè)量子比特放在那里，并沒有任何關(guān)系。如果2個(gè)量子位糾纏，功率維度將會(huì)增加。 2位是4維，3位是8維，但是如果3位不糾纏的話，就會(huì)有3個(gè)2維。如果糾纏的話，有8個(gè)維度。例如，12位、成對(duì)糾纏和12位糾纏之間的比較是6組4維空間和2的12次方維度空間之間的差異。這根本不是同一個(gè)數(shù)量級(jí)。所以量子糾纏是計(jì)算能力的基礎(chǔ)。

“祖沖之”超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)（觀察者網(wǎng)攝）

彭承志：

量子計(jì)算不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的并行計(jì)算。并行計(jì)算的每個(gè)核心可以獨(dú)立完成不同的任務(wù)。量子計(jì)算則不然。量子計(jì)算要求所有參與的比特必須能夠建立量子糾纏。這種量子糾纏將有助于量子計(jì)算機(jī)在一些特定問題上展示量子加速性能，因此有必要用實(shí)驗(yàn)來證明這一點(diǎn)。

目前的量子計(jì)算機(jī)還不能提供通用的計(jì)算能力，需要針對(duì)特定問題設(shè)計(jì)特定的算法。為什么我們需要證明隨機(jī)線采樣問題的量子優(yōu)越性？因?yàn)樵谶@個(gè)問題上，量子計(jì)算機(jī)的加速尤為明顯，能夠展現(xiàn)出更高的優(yōu)越性。在破解密碼時(shí)，Shor算法可以大大提高logN的計(jì)算速度。

我們現(xiàn)在正處于一個(gè)階段，需要讓量子計(jì)算機(jī)變得更好，找到更好的算法來解決在現(xiàn)實(shí)生活中具有應(yīng)用價(jià)值的問題。只有解決這些問題，量子計(jì)算才能真正迎來廣泛應(yīng)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)更出名的名字，叫量子霸權(quán)。其實(shí)，它指的是學(xué)術(shù)上找到一個(gè)問題，在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中估計(jì)它的復(fù)雜度，即嚴(yán)格衡量它需要多少時(shí)間或者需要多少內(nèi)存，最后把問題放入量子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，然后正在做。比較。如果經(jīng)典計(jì)算機(jī)完全無法計(jì)算這個(gè)問題，只有量子計(jì)算機(jī)可以計(jì)算，或者經(jīng)典計(jì)算機(jī)中最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要數(shù)萬年才能計(jì)算或無法實(shí)現(xiàn)，那么我們可以說這就是量子霸權(quán)。后來我們覺得“霸權(quán)”這個(gè)詞有點(diǎn)消極，用“優(yōu)越感”會(huì)更準(zhǔn)確。簡(jiǎn)而言之，在這個(gè)問題上，經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法與量子計(jì)算機(jī)匹敵。

糾正錯(cuò)誤，與Google、IBM爭(zhēng)奪下一個(gè)“天王山”

問：近兩年量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域取得了哪些進(jìn)展？

朱曉波：

毫無疑問，“祖沖二號(hào)”、“九丈”、“懸鈴木”、“北極光”等量子計(jì)算機(jī)的量子優(yōu)越性已經(jīng)得到證明。對(duì)于科學(xué)家來說，這是一個(gè)非常大的里程碑。

首先，從理論上講，量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)具有優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在我們終于用實(shí)驗(yàn)證明了之前的物理理論是正確的，量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更好。第二，谷歌和我們都做了一些“糾錯(cuò)”原理驗(yàn)證，證明量子計(jì)算原理上沒有問題。未來，如果我們想建造通用量子計(jì)算機(jī)，就必須減少錯(cuò)誤。這是近兩年量子計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)展。

彭承志：

“糾錯(cuò)”問題確實(shí)非常重要。量子位的每個(gè)“門”操作都有一個(gè)錯(cuò)誤率。此類錯(cuò)誤可能會(huì)累積。也許一個(gè)bit操作了幾十次之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有意義了?，F(xiàn)在許多團(tuán)隊(duì)都在提升量子比特的數(shù)量。目前，確實(shí)可以打印1000 個(gè)量子比特，但無法對(duì)其進(jìn)行深度操作。前一千位不能與第一位連接，這是沒有意義的。事實(shí)上，我們需要讓量子計(jì)算機(jī)像經(jīng)典計(jì)算機(jī)一樣沒有錯(cuò)誤。只有實(shí)現(xiàn)了糾錯(cuò)，量子計(jì)算才具有真正的意義。

過去，糾錯(cuò)意味著錯(cuò)誤越來越多。朱老師所說的“原理驗(yàn)證”就是說現(xiàn)在我們已經(jīng)證明這個(gè)糾錯(cuò)可以做得越來越好，但是現(xiàn)在還不夠好。比如說你現(xiàn)在做兩三百次，你就會(huì)犯一次錯(cuò)誤，而且最好在百萬次中只犯一次錯(cuò)誤。這就是量子計(jì)算機(jī)下一步需要突破的“天王山”。

只是中間的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，還沒有真正實(shí)現(xiàn)。我們希望在3-5年左右實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。這是量子計(jì)算繼證明“量子優(yōu)越性”之后要實(shí)現(xiàn)的第二個(gè)里程碑，也是要爭(zhēng)奪的“天王山”。我希望朱曉波團(tuán)隊(duì)能夠首先實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。但無論未來誰率先實(shí)現(xiàn)，都將是人類在計(jì)算領(lǐng)域的巨大進(jìn)步。我們也希望這一天早日到來。我們希望在三年左右發(fā)布一個(gè)具有糾錯(cuò)能力的云平臺(tái)。屆時(shí)，它不僅能夠糾正錯(cuò)誤，還能夠展現(xiàn)出一些具有應(yīng)用價(jià)值的量子優(yōu)勢(shì)。

未來3-5年，誰能率先實(shí)現(xiàn)這些，誰就能真正利用這個(gè)云平臺(tái)賺錢。它不僅僅是針對(duì)業(yè)余愛好用戶和科研用戶，而是實(shí)際上可以出售算力。未來大約需要10-15年的時(shí)間才能看到一個(gè)通用的量子計(jì)算機(jī)云平臺(tái)，它幾乎沒有錯(cuò)誤，可以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算、量子組合優(yōu)化、量子密碼破譯等所有量子優(yōu)勢(shì)。量子天氣預(yù)報(bào)…………不僅僅是提供某種類型的計(jì)算能力，而是在幾乎所有可以展現(xiàn)量子優(yōu)越性的地方提供豐富的計(jì)算能力。

總之，能夠在3-5年內(nèi)出售量子計(jì)算算力是我們想做的事情，也是國(guó)外關(guān)注的焦點(diǎn)。

問：那么光靠量子計(jì)算并不能提供通用的計(jì)算能力。未來，我們會(huì)朝著量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算融合的方向發(fā)展嗎？

彭承志：

“超混合”的基本思想是將超級(jí)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算結(jié)合起來。融合的方法是為了解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法解決的問題，或者計(jì)算困難的問題，或者需要高能耗的問題。到量子計(jì)算。只要量子計(jì)算能夠比超級(jí)計(jì)算更加經(jīng)濟(jì)，就能夠產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值。

當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)更像是服務(wù)器而不是家用計(jì)算機(jī)。說它像一臺(tái)服務(wù)器，因?yàn)楫?dāng)它運(yùn)行在超級(jí)計(jì)算云上時(shí)，它會(huì)在整個(gè)計(jì)算任務(wù)中扮演更多的促進(jìn)者角色。早期計(jì)算機(jī)中有“協(xié)處理器”。如果量子計(jì)算機(jī)能夠在某些方面提供更經(jīng)濟(jì)或更有效的解決方案，那么它們可能會(huì)成為超級(jí)計(jì)算的輔助處理器。這可能會(huì)更早、更容易?？梢姷膽?yīng)用程序路徑。

圍繞超融合，我們接觸了很多合作伙伴，包括教學(xué)領(lǐng)域和金融研究領(lǐng)域。它們?nèi)蕴幱谠囼?yàn)階段。人工智能領(lǐng)域的一些人甚至和我們合作發(fā)表了一些文章，這也促使我們這次開發(fā)云平臺(tái)。出來讓更多人使用。這給我們帶來更多啟發(fā)，推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)步。

問：未來5-10年量子計(jì)算能否達(dá)到每年百萬比特的水平？我們能制造出電影《流浪地球》中MOSS級(jí)別的量子計(jì)算機(jī)嗎？

朱曉波：

MOSS在科幻電影中是無所不能的，但即使我們制造出通用量子計(jì)算機(jī)，它的能力邊界到底在哪里，仍然不清楚。我們可以確定的是它能做什么，比如量子優(yōu)化、密碼分析等。但是大家必須有一個(gè)基本共識(shí)，那就是它不可能包攬一切。量子計(jì)算機(jī)很可能是傳統(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)，把其他經(jīng)典計(jì)算機(jī)能很好處理的問題交給經(jīng)典計(jì)算機(jī)。因此，兩者應(yīng)該融合在一起，而不是一個(gè)徹底顛覆另一個(gè)。

中國(guó)不需要“彎道超車”，只需保持領(lǐng)先

問：我們的量子計(jì)算能否打破現(xiàn)有的摩爾定律、黃氏定律，從而實(shí)現(xiàn)彎道超車？今天推出的云平臺(tái)能否提供類似人工智能或大型模型的訓(xùn)練？如果現(xiàn)在不可用，什么時(shí)候可用？

彭承志：

現(xiàn)在講得比較多的一句話就是彎道超車。無論是彎路還是筆直的路，每個(gè)人都想追趕。

量子計(jì)算賽道的好處是，現(xiàn)在全世界的研發(fā)團(tuán)隊(duì)都處于早期階段，而且在比較早期的階段，我們中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在世界上名列前茅，所以不太可能必須面對(duì)傳統(tǒng)半導(dǎo)體的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)場(chǎng)的情況是，路徑已經(jīng)非常成熟，我們要一步步追趕。從這個(gè)角度來說，我個(gè)人是比較有信心的。當(dāng)然，朱老師有他自己的想法。如果量子計(jì)算成為未來人類計(jì)算能力的最強(qiáng)來源，那么中國(guó)人一定會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域占有一席之地。

問：我們現(xiàn)在開放“祖沖之號(hào)”云平臺(tái)的主要考慮是什么，需要解決哪些新的問題和挑戰(zhàn)？

彭承志：

為什么要建設(shè)量子計(jì)算云平臺(tái)？第一個(gè)原因是不滿。因?yàn)槲覀兛蒲谐錾淼娜讼矚g做從0到1的事情。IBM在做云平臺(tái)的時(shí)候，我們已經(jīng)有了一個(gè)11位的云平臺(tái)，幾萬的用戶在上面做了一些實(shí)驗(yàn)。但當(dāng)時(shí)云平臺(tái)能做的事情確實(shí)很少。用戶只需在上面玩游戲并做一些事情就可以結(jié)束了。

后來兩年前，我們升級(jí)了云平臺(tái)，吸引了大量科研用戶登錄，大家都很好奇云平臺(tái)能做什么，別人在做什么。一些工業(yè)用戶也在嘗試。

IBM和谷歌有很多錢和很多人。據(jù)說他們的云平臺(tái)向所有人開放使用。不幸的是，谷歌的云平臺(tái)一直是基于應(yīng)用程序的。我們中國(guó)的IP申請(qǐng)沒有被批準(zhǔn)，IBM的平臺(tái)也被中國(guó)用戶限制使用。因此，我們決定自己搭建一個(gè)高性能的云平臺(tái)。

事實(shí)上，從科學(xué)研究的角度來看，構(gòu)建云平臺(tái)是一件吃力不討好的事情。由于大部分工作并不是提高量子計(jì)算本身的性能，因此該領(lǐng)域90%以上的科學(xué)工作都是在“祖沖之”實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性的過程中完成的。從資源角度來說，我們不可能對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行無限制的投入，但是如果后面有好的算法、好的研究方向，我們會(huì)不斷的開放新的云平臺(tái)去做這件事，也會(huì)和合作伙伴一起做這件事。這個(gè)一起。

谷歌和IBM不讓我們玩？云遷移，生態(tài)之戰(zhàn)

問：超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)生態(tài)目前進(jìn)展如何？是否有“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)？

彭承志：

這么說吧，量子芯片來自“祖沖之”團(tuán)隊(duì)，來自朱老師。我們還和朱先生合作開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，它與經(jīng)典的電子設(shè)備非常相似。我們利用公司的優(yōu)勢(shì)，包括供應(yīng)鏈管理和質(zhì)量管理，最終實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。所使用的電纜和其他組件將由供應(yīng)鏈中的合作伙伴提供。另一部分是軟件，包括整個(gè)云平臺(tái)的架構(gòu)、人機(jī)交互編譯軟件等。這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)正在通過軟件和其他合作伙伴初步構(gòu)建。云平臺(tái)的特點(diǎn)是人人都可以使用。使用得越多越好。使用本身就是我們的財(cái)富。

朱曉波：

IBM向云的遷移在推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)方面做得更好。據(jù)我們所知，他們有一個(gè)數(shù)百人的團(tuán)隊(duì)來運(yùn)營(yíng)這個(gè)云平臺(tái)。好在，不管有用沒用，IBM至少構(gòu)建了從軟件到硬件到應(yīng)用的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

彭承志：

他們建立了自己的生態(tài)之后，就會(huì)有自己的一套編程語(yǔ)言和運(yùn)行模式?，F(xiàn)在全世界的學(xué)者都在用他們的東西，他們不讓我們用。這非常糟糕，讓我們非常擔(dān)心。如果所有未來的量子計(jì)算都使用他們的操作系統(tǒng)或編譯器.

朱曉波：

通過這種方式，他們培養(yǎng)了用戶的習(xí)慣。大家已經(jīng)喜歡使用這種操作語(yǔ)言和這種操作方式了。學(xué)習(xí)一種新的方法會(huì)非常昂貴。這就是他們所做的，讓用戶從最簡(jiǎn)單的開始學(xué)習(xí)。

彭承志：

他們從0到1，一步步走得很好。從科學(xué)研究的角度來看，他們所做的正是我們想要用的，當(dāng)然也會(huì)成為我們進(jìn)步的動(dòng)力。雖然做云工作有點(diǎn)吃力不討好，但現(xiàn)在已經(jīng)做到了，并且得到了很多合作伙伴的支持。

線上云平臺(tái)主要承擔(dān)兩項(xiàng)功能，一是產(chǎn)業(yè)生態(tài)，二是公共科普。云平臺(tái)本身更注重整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的整合，從芯片到冰箱，然后把獨(dú)立可控的軟件生態(tài)變成可以服務(wù)于云端的接口。這是一個(gè)大系統(tǒng)。我們還需要利用云平臺(tái)來吸引目前不在量子計(jì)算領(lǐng)域但對(duì)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展重要的生態(tài)合作伙伴。這也是打造產(chǎn)業(yè)鏈的過程。

問：此次“祖沖賬戶”會(huì)對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生什么影響？

彭承志：

我們沒有考慮過對(duì)市場(chǎng)的影響。坦白講，從技術(shù)角度來說，我們建立量子計(jì)算云平臺(tái)更多是為了激發(fā)這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。從市場(chǎng)角度來看，應(yīng)該為未來的市場(chǎng)發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)。如果我們現(xiàn)在問，云平臺(tái)能吸引多大的市場(chǎng)？它可能會(huì)在一定程度上帶動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展，但可能不會(huì)立竿見影。

朱曉波：

我補(bǔ)充一點(diǎn)，剛才彭老師說，我們?cè)诹孔佑?jì)算領(lǐng)域起步很早。光量子計(jì)算和超導(dǎo)量子計(jì)算在國(guó)際上至少都處于第一方的位置，大家的水平都差不多。

但現(xiàn)在我們面臨一些需要防范的風(fēng)險(xiǎn)。比如，國(guó)內(nèi)的量子計(jì)算被過度炒作，阻礙了本應(yīng)向公眾展示的進(jìn)步性和真實(shí)性。這很可能是對(duì)我們這個(gè)領(lǐng)域的“贊揚(yáng)”。

我想在這里上訴。我們的研發(fā)是一步一步做的，幾個(gè)月后我們就會(huì)把算力提升上去。我們還處于科學(xué)研究和技術(shù)迭代非常認(rèn)真的階段。這不是明天籌集一點(diǎn)錢并發(fā)布一點(diǎn)新聞。技術(shù)水平提高了。事實(shí)上，這會(huì)對(duì)量子計(jì)算領(lǐng)域造成很大的傷害。

不過，只要我們不誤入歧途，繼續(xù)投入資源，不夸大也不看低自己，一步步走下去，那么我們對(duì)量子計(jì)算這條賽道就會(huì)非常有信心。我們有我們的國(guó)情，可以集中力量辦大事，甚至有可能比他們更早做。

彭承志：

谷歌在這個(gè)領(lǐng)域更加雄心勃勃，但我們堅(jiān)信，沒有人能夠單獨(dú)做到這一點(diǎn)，也沒有人能夠共同做到，甚至，我們必須第一個(gè)做到，而且我們必須努力。

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