原創(chuàng) Kai 世界頂尖科學(xué)家論壇 

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的一套名為“九章”的光量子計(jì)算系統(tǒng)刷屏了所有海內(nèi)外媒體。

基于光的“九章”。圖｜新華

潘建偉團(tuán)隊(duì)在科學(xué)頂刊《Science》上宣布“九章”的驚艷成績(jī)：在200秒內(nèi)就能完成世界第三大超級(jí)計(jì)算機(jī)需要超過20億年努力的結(jié)果。

在此之前，人類歷史上只有谷歌的“懸鈴木”（Sycamore）曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)過“量子霸權(quán)”（quantum supremacy）。

什么是“量子霸權(quán)”？“九章”金光閃閃的出現(xiàn)是不是說明量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)有可能走入千家萬戶，甚至替代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)？量子計(jì)算機(jī)真的能全面碾壓傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)嗎？

帶著滿腦子的疑惑，小編昨天深夜獨(dú)家連線馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所理論部主任、2013年沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)得主伊格納西奧·西拉克(Ignacio Cirac)。

西拉克教授在連線中開場(chǎng)激動(dòng)地表示：

潘建偉教授的這項(xiàng)成果十分了不起。

他隨后展開解釋了這項(xiàng)技術(shù)的重要意義：“多年以來，其實(shí)我們一直知道，我們有能力建造不同種類的量子計(jì)算機(jī)的小型原型。

“然而，截止目前，我們還是很難證明憑借這些量子計(jì)算機(jī)，我們可以做到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以企及的事情。

“然而實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家潘教授卻精準(zhǔn)做到了這一點(diǎn)。潘教授證明了他所做出的量子計(jì)算機(jī)比這個(gè)特定領(lǐng)域里任何已知的東西都要強(qiáng)大。接著針對(duì)特定的學(xué)術(shù)問題，‘九章‘能夠顯示出它無法比擬的解決能力?！?/p>

西拉克教授在與小編的采訪中表示：“‘九章’是一項(xiàng)了不起的成就！”西拉克教授揭示了“量子霸權(quán)”的真諦——量子計(jì)算機(jī)至少能夠在一種類型的任務(wù)上打敗傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

事實(shí)上，幾十年來，理論物理學(xué)家都堅(jiān)信量子計(jì)算機(jī)一定能夠戰(zhàn)勝傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。然而從現(xiàn)實(shí)角度來說，想要建造這么一個(gè)量子計(jì)算機(jī)挑戰(zhàn)性極其艱巨。

2019年，“懸鈴木”在國(guó)際上一舉成名，因?yàn)樗牧孔佑?jì)算機(jī)原型在大概3分鐘就完成了一項(xiàng)計(jì)算，而據(jù)其研究人員估計(jì)，一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)需要花費(fèi)1萬年的時(shí)間。

“懸鈴木”的處理器。圖｜Google

當(dāng)然，在這些磅礴的數(shù)據(jù)背后，西拉克教授也指出了“懸鈴木”和“九章”兩者單獨(dú)作為計(jì)算機(jī)都不會(huì)有特別大的實(shí)際用處。

據(jù)西拉克教授介紹，“懸鈴木”的基本結(jié)構(gòu)更接近于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用比特進(jìn)行計(jì)算。比特可以呈現(xiàn)出2選1的狀態(tài)，通常我們用1或0表示。而“懸鈴木”則使用了“量子比特”，允許多種狀態(tài)同時(shí)存在。這給予了它們能夠比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更迅速解決問題的理論基礎(chǔ)。

“懸鈴木”的量子電路是基于超冷、超導(dǎo)金屬，而“九章”則是用了光子創(chuàng)建。

西拉克教授認(rèn)為雖然“九章”目前的設(shè)計(jì)就是為了解決高斯玻色采樣的問題,但是并不代表它未來只能做這個(gè)。

它之所以如此獨(dú)特正是因?yàn)樗黄屏私炭茣?，采用了非比尋常的模式?chuàng)建，因此我無法斷定它的未來。或許它能締造更多奇跡。

至于很多專家在討論“九章”時(shí)都指出的問題：它在技術(shù)上無法完成規(guī)模的增大，西拉克教授表示他并不太擔(dān)心。

西拉克教授認(rèn)為這其實(shí)是量子計(jì)算機(jī)的普遍問題?！霸砩希孔佑?jì)算機(jī)是能夠增大并且成為通用計(jì)算機(jī)的。但是，在實(shí)際過程中，量子計(jì)算機(jī)仍然有很長(zhǎng)一段路要走，因?yàn)樗€需要量子糾錯(cuò)?！?/p>

但是西拉克教授表示巨大的挑戰(zhàn)意味著“量子計(jì)算機(jī)的增大”是一個(gè)非常有趣的話題，值得“后浪”們不斷地去探索。而潘建偉教授既然能展現(xiàn)出如此卓越的成績(jī)，那么“九章”的未來同樣也會(huì)吸引更多人。

在采訪的最后，西拉克教授笑著揭秘了一段過去，其實(shí)他認(rèn)識(shí)潘建偉教授20多年了。當(dāng)西拉克在因斯布魯克大學(xué)（University of Innsbruck，奧地利的知名大學(xué)）任教時(shí)，潘建偉在同一所學(xué)校攻讀博士。因此，西拉克教授道：“我可是全程關(guān)注著潘建偉教授的職業(yè)生涯?！?/p>

西拉克教授展開講述了一下他們的跨國(guó)友誼。他專程來中國(guó)看望過很多次潘建偉教授，而潘建偉教授也多次造訪德國(guó)。他們經(jīng)常交流想法，互相都從對(duì)方那里受益良多。西拉克教授感慨：“我真的非常喜歡這樣的交流和合作。同時(shí)，一直期待著能再次和潘建偉相見并且交流學(xué)習(xí)?！?/p>

伊格納西奧·西拉克(Ignacio Cirac)。圖｜BBVA

事實(shí)上，在第三屆世界頂尖科學(xué)家論壇（WLF）期間，伊格納西奧·西拉克(Ignacio Cirac)與潘建偉教授共同參與了以“秘境之鑰”為主題的世界頂尖科學(xué)家量子物質(zhì)峰會(huì)。

在這場(chǎng)別開生面的峰會(huì)上，他們一同探討了量子計(jì)算的潛在應(yīng)用、量子模擬的最新進(jìn)展、跨學(xué)科合作對(duì)量子計(jì)算領(lǐng)域的重要意義等，深入地為大眾講解了量子計(jì)算這個(gè)充滿著未知和挑戰(zhàn)的前沿學(xué)科。

排版｜Kai

編輯｜羽華

責(zé)編｜小文

閱讀原文