量子計(jì)算遠(yuǎn)沒(méi)到可收割的時(shí)候

袁嵐峰

隨著量子信息科技的發(fā)展，公眾對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注與日俱增。近來(lái)更有網(wǎng)絡(luò)文章認(rèn)為：“很可能，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，人類在量子計(jì)算機(jī)+人工智能面前，就可能像螞蟻面對(duì)人類一樣無(wú)力和脆弱。”

如何看待這類文章？正確的態(tài)度是：量子計(jì)算確實(shí)很重要，但在引申它的意義之前，應(yīng)該先搞清楚它是什么，以及不是什么。

在傳統(tǒng)的信息科學(xué)中，基本單元叫做“比特”，即一個(gè)體系有且僅有兩個(gè)狀態(tài)。我們現(xiàn)在用的計(jì)算機(jī)、手機(jī)等等，內(nèi)部都是大量的比特，即大量的兩狀態(tài)系統(tǒng)。而在量子力學(xué)中，一個(gè)量子比特就是一個(gè)有無(wú)窮多個(gè)狀態(tài)的體系。打個(gè)比方，傳統(tǒng)的比特相當(dāng)于“開(kāi)關(guān)”，只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)，而量子比特相當(dāng)于“旋鈕”，是連續(xù)可調(diào)的，有無(wú)窮多個(gè)狀態(tài)。顯然，旋鈕包含的信息量比開(kāi)關(guān)大得多。用這樣的量子比特組合成量子計(jì)算機(jī)，它肯定可以做到所有的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)能做到的事，還有可能做到一些傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)做不到的事。這就是量子計(jì)算機(jī)的價(jià)值所在。

但是，量子計(jì)算機(jī)也是需要算法的，而算法與問(wèn)題有關(guān)。因此，量子計(jì)算機(jī)只對(duì)一些特定的問(wèn)題比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)快。對(duì)特定的問(wèn)題設(shè)計(jì)出快速的量子算法，是一件非常需要?jiǎng)?chuàng)造力的事，發(fā)明出這些算法的科學(xué)家都很受崇敬。

因數(shù)分解是量子計(jì)算機(jī)威力的一個(gè)最顯著的例子。不過(guò)，目前這只在理論層面成立。迄今為止在實(shí)驗(yàn)上用量子算法分解的最大的數(shù)是一個(gè)六位數(shù)，這離分解上千位的數(shù)，還有很遠(yuǎn)的距離。而網(wǎng)文中提到50個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)等等，都是很好的學(xué)術(shù)成果，但這些離解決金融、汽車、半導(dǎo)體、化工等行業(yè)的實(shí)際問(wèn)題還差得很遠(yuǎn)。

不過(guò)，當(dāng)然不是說(shuō)量子計(jì)算不值得重視，甚至是個(gè)騙局。我們重視量子計(jì)算，是因?yàn)橛懈锩缘臐摿?，只是還需要艱苦的努力，絕不是一蹴而就的，更不是已經(jīng)處在商業(yè)盈利的邊緣，等著大家一哄而上。

那么，量子計(jì)算屬于一種爆炸式科技進(jìn)步，會(huì)持續(xù)不斷加速度爆炸嗎？我的回答是：它如果成功了，即造出了超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的量子計(jì)算機(jī)，效果就是爆炸式的。但在當(dāng)前的技術(shù)條件下，我們不知道它什么時(shí)間能成功，甚至不知道能不能成功。這跟社交媒體、網(wǎng)購(gòu)等產(chǎn)業(yè)不一樣，那些是原理早已清晰了，一切技術(shù)條件都可以實(shí)現(xiàn)，所以一定會(huì)爆炸式發(fā)展。而量子計(jì)算，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到收割的時(shí)候。▲

（作者是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室副研究員）