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受訪者朱曉波（左）、彭承志（觀察者網攝）

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”同款量子計算機有176比特，請問技術進步主要體現在哪些方面？

朱曉波：

其實我們當時在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系產業生態、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，如果一臺量子計算機連糾纏都沒有做到，那它是實際上就是2個量子比特放在那里，沒有任何關系。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別，這完全不是一個量級。所以量子糾纏是算力的基礎。

“祖沖之”號超導量子計算機（觀察者網攝）

彭承志：

量子計算和傳統計算機的并行計算不一樣。并行計算每一個核可以獨立完成不同任務，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在一些特定問題上體現出量子加速性能，所以要用實驗去證明這一點。

目前的量子計算機還不能提供通用算力，需要針對具體問題設計特定算法。為什么我們要針對隨機線路采樣問題做量子優越性的展示？因為在這個問題上，量子計算機的加速特別明顯，能體現出更高的優越性。在破解密碼上，Shor算法能夠大大提升logN的計算速度。

我們現在所處在階段是，要把量子計算機要做好，還要尋找更好的算法，解決在現實生活中有應用價值的問題。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“量子優越性”是什么？

朱曉波：

量子優越性在國外有一個更加響亮的名字，叫量子霸權。實際上，它是指從學術上找一個問題，估計在經典計算機中的復雜度，也就是對要花多少時間或者要多少存儲器嚴格度量，最后拿這個問題放到量子計算機中進行計算，再做比較。這個問題，如果經典計算機完全沒辦法計算，只有量子計算機可以計算，或者用經典計算機中最牛的超算計算得需要幾萬年或者不可以實現，那我們就是可說這是量子霸權。后來，我們覺得“霸權”這個詞有點負面，用“優越性”會更準確。簡單來說，就是經典計算機在這個問題上算不過量子計算機。

糾錯，和谷歌、IBM爭奪下一座“天王山”

問：近兩年量子計算機領域都有什么進展？

朱曉波：

毫無疑問的是“祖沖之二號”、“九章”、“懸鈴木”、“北極光”這些量子計算機的量子優越性被證明，對科學家們來講，這是非常大的里程碑。

第一，理論上，量子計算機有比經典計算機更優越的地方，現在我們終于用實驗證明之前的物理理論是對的，量子計算機就是算得過經典計算機。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，我們如果要做一個通用的量子計算機，就要把錯誤降下來。這就是最近兩年做量子計算領域的進展。

彭承志：

“糾錯”這個問題確實是非常重要。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，被發現變成沒有意義的東西。現在很多團隊宣傳量子比特數量，目前，確實可以打印出1000個比特，但不能對它進行有深度的操控，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。實際上，我們要把量子計算機做到可以和經典計算機一樣基本沒有錯誤。實現了糾錯以后，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”，是說現在我們證明可這個糾錯可以越糾越好，但是現在還不夠好。比如現在做兩、三百次就錯一次，最好幾百萬次才錯一次，這是量子計算機下一步要突破的“天王山”。

現在只是處于中間的一個節點，還沒有真正實現。我們希望在3-5年左右的時間里實現糾錯。這是繼證明“量子優越性”以后，量子計算要實現的的第二個里程碑，也是要爭奪的“天王山”。我希望朱曉波的團隊能率先實現。不過不管將來誰率先實現，都是人類在計算領域的巨大進步。我們也期待這一天能夠早點到來。我們希望把具備糾錯能力的云平臺在3年左右的時間內發布出來，到時不僅要做到糾錯，還要能夠展示一些具有應用價值的量子優越性。

未來3-5年內，誰能率先實現這些，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云平臺，幾乎沒有錯誤，可以實現所有的量子優越性，比如量子計算、量子組合優化、量子破譯密碼、量子氣象預報……不僅僅提供某一類的算力，而是幾乎在所有量子優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年內能實現售賣就是我們想做的事情，也是外國關注的焦點。

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

彭承志：

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

目前的量子計算機，更像服務器，而不是家庭計算機。說它像一臺服務器，是因為它跑在超算云端時，會更多地發揮整個計算任務中協助器的功能。早期的計算機中是有“協處理器”的，如果在某些方面，量子計算機能夠提供更經濟或者更有效的解決方案，就可能成為超算的協助處理器，這可能是更早、更容易看得到的應用路徑。

圍繞超量融合，我們接觸的合作伙伴也比較多，包括教學領域、金融研究領域，現在都還是試用，甚至有人工智能領域和我們合作發了一些文章，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，推動了這個領域的進步。

問：量子計算在未來5-10內年可以達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，它能力的邊界到底有多大現在也不清楚。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，量子計算機很可能是對傳統經典計算機的補充。我們可以把一些特別困難的問題交給量子計算機，把另外一些經典計算機處理的很好的問題還是交給經典計算機。所以二者應該是融合在一起，而不是誰完全把誰革了命。