郭光灿：量子信息与量子计算未来发展
中国科协 光明网 主办
郭光灿：量子信息与量子计算未来发展
　　“量子力学诞生了一百多年，这是人类最成功的理论。”郭光灿在第八届中国云计算大会上谈到。正是因为量子力学的诞生，我们才可能有极光、半导体，才可能有现在社会的许多先进技术。量子力学已经在人类生活当中发挥了很重要的作用。
　　以前由量子原理产生的器件，包括极光、包括半导体都是经典器件。如今的量子信息技术，是直接利用量子的性质研制出量子器件，它的功能要远远超越经典器件的物理极限，这就是量子信息技术带来新时代的新技术。“量子信息将是人类一个很重要的发展。”郭光灿说。
　　郭光灿，现任中国科学院中国科学技术大学量子信息重点实验室主任、物理系教授；中科院方向性项目首席专家，国家科技部973项目“量子通信和量子信息技术”的首席科学家。作为中国量子科技的先行者，郭光灿为国内量子光学、量子密码、量子通信和量子计算等众多研究领域贡献了“第一推动力”。
　　敬请观看本期科技名家风采录——《郭光灿：量子信息与量子计算未来发展》。
[责任编辑：蒲潇]
量子力学诞生了一百多年，这是人类最成功的理论。因为有量子力学诞生了，我们才可能有极光、才可能有半导体，才可能有现在社会的好多先进技术。
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光明网版权所有　　近闻我国量子计算机研制取得重大突破，不仅仅在量子理论上，而且在实际应用上已经前无古人后无来者——有来者，那个来者就是我们。　　至于量子计算的大数据运算是目前多少传统计算机的多少倍，请参看有关爆料。就凭这一点，我们完全可以预测一下一个我们念念不忘的未来——英特纳雄纳尔——共产主义——完美的计划经济时代。　　从我党的诞生伊始，共产主义就是为之奋斗的最高目标，也是最高理想。既然事关理想，那就是最美好的事。走过的路、做过的事、开过的会、一代一代的接班人，事实证明，从建党开始到共和国开国，从共和国开国到现在，我们无不是为这个美好的理想而前进、奋斗，即使中途发生各种形形色色的挫折，我们仍然矢志不渝的一直在走——始终抱着“走自己的路让别人说去吧”的洒脱和超然!　　走着走着，我们就走到了今天，走到了“量子计算”。　　古人有个字叫“势”，我说的是哲学意义上的“势”，通俗一点解释就是“水到自然成”。　　从遍及乡村的城镇化，——它另一层的含义是便捷的交通，引申的含义是无所不达的物流递送。　　当人人拥有一台量子计算机，当通过AI大数据整合，当你睡到自然醒，对着AI说一声:“我饿了，来一小碟咸菜，两个茶叶蛋，三杯牛奶，四两面包，外加五粒大白兔。”当你洗漱完毕，“叮咚叮咚”可爱的门铃声响了。。。　　还没完，你吃饱喝足以后，开始琢磨着划拉几句小诗，开始想某个远方。。。还有另外的你开始琢磨一些小发明，也有另外的你开始琢磨如何开发几维空间里的那些平行宇宙。。。等等不同思想意识的你开始一天的生活。　　你不需要再为物质流血流汗的发愁，你只需要贡献你一生的精神力量。当然活生生的“爱情”还需要你去努力。——纯粹的爱情的本质也是精神层面的东东。　　我就抛砖引玉的举这么一个有关“量子计算”的例子。　　量子计算，它能并会解放国家生产力，解放人们对衣食住行的物质需求。从国家层面到人民层面，这意味着“福利”的解放。　　当然，也绝不是“人人有一台量子计算机”就会实现共产主义，这是一揽子系统工程，这是到目前为止我们真正能近距离看到而不是遥望理想的共产主义。　　通过量子计算，近距离看共产主义完美的计划经济，也许十年，也许二十年，不会超过五十年——这只是一个很具有现实意义上的象征。　　象征着一个拐点、起点、试点。　　——
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　　只从人事事理出发说话
　　问沙发兄好
　　也不知真傻还是装疯
　　喷子存在的最大意义就是在帖子要沉的时候把帖子捞上来。　　喷子存在的最小价值就是增加帖子的点击和回复。　　比如三楼这位仁兄。
　　网上说谷歌的量子计算机快实现量的霸权了
　　别吹了，干出来，能够实用化再吹不迟
　　一直不清楚量子是什么东东，河山兄给解释一下*^_^*
　　当看到这段“我饿了，来一小碟咸菜，两个茶叶蛋，三杯牛奶，四两面包，外加五粒大白兔”，我快笑爆啦。
　　不仅仅是工业化，技术领先一代，才是争霸全球的基础。　　你武功高强，几十个人近不了身，我毛也不会，但一把小手枪就办了你，这就是技术优势。　　科技的代差，无法弥补，落后一方若想对抗，会付出高昂代价。
　　现在就很好，人必须要竞争必须分三六九，不然就成白皮混吃等死了
　　顶下楼主
　　上干货
　　好空洞的帖子
　　啥叫量子计算？楼主先搞懂量子力学吧！喊两句时髦名词整得跟真地一样，跟亩产万斤一个想像力！当年龙芯吹破的牛皮还没补好，又开吹了，战互局的干活？
　　先签个到
　　量子理论是个很奇葩的物理解释　　在量子理论下，各种实验造假层出不穷　　量子理论奇葩在哪点呢，就是你看不到的东西是不存在的，实际真正遵从量子理论，什么光子啊，原子都是不存在的，你感觉到的东西是意识在作用。　　但是为什么现在那些所谓量子物理学家还承认光子原子呢，因为他们要骗钱，反正这些东西一般人接触不到，说什么就是什么　　为什么量子理论下实验可以造假，因为这些实验都是不可重复的，比如前段时间发现的什么引力波，还有什么上帝粒子，对不可重复性，量子理论有一个科学的解释，就是测量的时候物质才产生塌陷，显示出一个随机的状态，你没有做出他发现的状态是因为这个状态是随机的　　那么总是随机的状态，我需要你实验做什么啊，我自己随机说一个状态行不行？科学家又说了，你那么做不科学，一定要做实验，实验就要有经费 　　作者：李松杰99
　　@诗情画意过一生
15:40:03　　一直不清楚量子是什么东东，河山兄给解释一下*^_^*　　-----------------------------　　这。。。。好吧，换个人俺都不告诉他。　　就是当我想你的时候　　你在想我是不是在想你　　但是你并不知道我在想你　　比较诗情画意的说　　度娘绝不会想到还有这么个说法
　　我是一个乐观主义者，不过量子技术从成熟到全面铺开建设，我觉得没至少三十年是不可能的。量子技术首先肯定用于军事，而军事技术向民用技术转化，起码也需要十年时间，这辈子，我乐观估计，在我晚年的时候说不定能看到个端倪。
　　现在我们已经有了即使通讯，有了朝发夕至的物流，及其他看上去在现实生活中已经再正常不过的事事物物。但它们只能算局部局域里的各自运作。　　无人超市来了，无人驾驶来了，AI来了。。。当该来的都来了之后，有一个自发的过程，就像已经有很多农村地区已经自发的产生较大规模包种散户的耕地一样，这个过程是在一定的客观发展的条件下产生的。科技创新、成本预算等。　　现在都是资本运作，不能避免它应有的逐利性。　　只有国家接手这衣食住行的方方面面，才能保障生活品质的时效性、安全性。　　国家用什么接手呢？量子计算。到这里你就能想到为什么会提出时速千里的超级列车概念了。　　13亿人如果在同一时间或不同时间点茶叶蛋，在中央控制室的大屏幕上会自动的不断的生成、更新、分配数据运算，这不是单独的运算，这会同时发生在茶叶蛋工厂，同时发生在距离你最近的社区配送中心。　　13亿人同一时间或不同时间段所需物品经过数时段的累计，它会锁定一个云峰值，它会了解你的胃口和习惯，它会提前想你所想，它会根据你的即时即兴改变同时做出改变，它会为你准备好你的衣食住行。　　这就是量子计算里的宏观到微观，国家行为的完美计划经济。　　另，本贴基于量子计算的大数据运算所畅想，不属于科普贴，不讨论量子力学，主要是楼主物理是语文老师教的。　　借此一并答对此不置可否的众层主，多谢参与。　　总之，现在所想到的都有很大的局限性，楼主就像那个第一次看到火车的老大爷一样发出感慨:“这车跑的这么快，得多少头牛带。”
　　以前人们关心反腐，希望反腐能带来经济效益，给自己切身带来实际利益。现在看来错了……我只想说一句，管我鸟事。不是我不爱国，而是国不爱我。就像龚半伦带联军火烧圆明园一样～～～
　　龚自珍的儿子龚半伦，带领英法联军把圆明园洗劫一空，然后又做英国公使的翻译，代表英国和恭亲王谈判，百般刁难。恭王怒道："你等世受国恩，却为虎作伥甘做汉奸！"龚半伦曰："我们本是良民，上进之路被尔等堵死，还被贪官盘剥衣食不全，只得乞食外邦，今你骂我是汉奸，我却看你是国贼。"
　　量子计算机研制完成，可以轻易破解银行等密码。也能破解对方军事密码。堪比原子弹。
　　@ldbhbsy
22:10:07　　龚自珍的儿子龚半伦，带领英法联军把圆明园洗劫一空，然后又做英国公使的翻译，代表英国和恭亲王谈判，百般刁难。恭王怒道："你等世受国恩，却为虎作伥甘做汉奸！"龚半伦曰："我们本是良民，上进之路被尔等堵死，还被贪官盘剥衣食不全，只得乞食外邦，今你骂我是汉奸，我却看你是国贼。"　　-----------------------------　　没有错你是国贼
　　啊明白了，建议楼主还是赶快改行歌颂天朝的电子支付，人工AI发展吧，这方面水平确实世界领先，啥量子还是别提了！这水深的据说全世界没几个懂的敢下！
　　欣赏佳作，问好
　　如果真如同大家畅想的那样，劳动将成为人的第一需要。
　　先签到
　　码了一大段关于“国家存在的意义”，码完后自感有点自歪自楼，删了。
　　计划经济加上深度学习，公务员不失业了
　　麻烦你先用你的量子计算机 算一下1+1=2给大家看看行吗?
　　从空天地海的通讯到路路通达的物流，从五花八门、品种最全的制造业到智造未来，从金融寡头（大资本家）自发的过剩产品的资本逐利运作到国家自觉组织的根据地域特征的计划储备，从人性的私利到“人人为我、我为人人”的休闲式劳作——只要国家掌握量子计算——只要共产党不忘初衷，不忘建党宣言、立国之本——普及民用，然后全面接手民生——老百姓的衣食住行——不是做不到，就看想不想去做——试看普天之下，你不相信中国共产党，你还能相信谁呢？
　　很多层主对“量子计算”根据既有的试验规则认为这是不可能完成的任务——这个世界只有中国能完成不可能完成的任务，并且已经完成了许多不可能完成的任务，还将继续完成很多不可能完成的任务——你睁着眼看不到现实，闭上眼没有梦想，生着活着还有什么意思呢？　　人生除了泡妞（仔）掐架之外还要具有意淫中积极的那一部分，那就是，梦想!
　　兴百姓苦，亡百姓苦，唉
　　@M还我锦绣河山M ：本土豪赏10个18一枝花（180赏金）聊表敬意，对你的敬仰如滔滔江水连绵不绝【】
　　亩产万斤？砖头八万一平？水变油？转基因？课本中阴险的都是中国孩子，高尚的都是外国英雄？这个朝代一切皆有可能。
　　收一下。　　楼主只提到了“衣食住行”这样一个象征最基本的民生组词，象教育、医疗等等在生产力的极大发展作用下也必是相辅相成的涵盖其中。　　就像饮食的类别一样，服装的款式即颜色、高矮胖瘦如何解决呢？这一切将追溯到你出生的那一刻，量子计算几乎为每个人模拟计划好了你一生中每个年龄段的需求。在量子计算里，你没有任何秘密，你的血型、性情、嗜好。。。直至你的生老病死，你一生的基本能量吸取、消耗值。　　再举个“犯罪”，这是与“安居”相对立的一面。——前面提到，当你在出生的时候，量子计算就已经把你的一生“定位”了——在量子计算机里你只是一个代码——仅仅从个人行踪上，谁制造的犯罪现场，现在何处——你跑的掉吗？——“犯罪”的都将不知道自己为什么要犯罪，知道“犯罪”的其动机都将失去意义。
　　是啊……由于量子计算机的高智能，从而产生自我意识也是情理之中，它的智商是人类的千万倍，要毁掉人类简直轻而易举…
　　期待量子计算机的强大计算能力，能让人类摆脱躯体的樊笼，让每个人得到永生！
<span class="count" title="万
请遵守言论规则，不得违反国家法律法规回复(Ctrl+Enter)如果量子计算机研制成功，会不会让人类_百度知道
如果量子计算机研制成功，会不会让人类
我有更好的答案
量子计算机已经初步成功了，只不过量子位数还有待提高，而且还处于实验阶段。至于民用则要很久。
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文&本报记者 刘 恕 综合报道
量子计算机最大的优势在于大幅缩短提取用户所需信息的时间，它可以在几天内解决传统计算机会花费数百万年才能处理的数据，因此未来的应用前景十分令人神往。
日前，谷歌量子人工智能实验室宣布量子计算机最新进展：在两次测试中D-Wave2X的运行速度比传统模拟装置计算机芯片运行速度快1亿倍。
经过与传统计算机的比较，谷歌称已证明其量子计算机确实可执行数学计算。
谷歌工程技术主管哈特马特&纳文表示，“这是一个值得我们欢欣鼓舞的结果，不过要将量子计算机带入我们的日常生活，技术人员们要做的工作还有很多。”
那么量子计算机到底为何物呢？让我们一起走近量子计算机，揭开它神秘的面纱。
让计算速度“飞”起来
正如电影《异次元骇客》中演绎得那般，在科技发达的时代，科学家们可以通过强大的计算机虚拟出一个城市，虚拟城市中的科学家又虚拟出一个城市。不管是第一层虚拟或者第二层虚拟，其中的人类生活得怡然自得，他们有思想，有感觉。没有人去怀疑世界的真实性，完全不知道自己是个人工智能。
事实上，完成如此巨大模拟并不是一件容易的事情。一个人类个体本身所具有的全部特点、微小的变化以及本身细胞之间的各种间接的作用联系，还有环境温度、大气变化等等将是一个难以估量的庞大数据，通用计算机将很难实现完全模拟，这就需要量子计算机来完成。
据来自蝌蚪五线谱的称，人们研究量子计算机最初很重要的一个出发点是探索通用计算机的计算极限。早在1982年，颇有远见的著名物理物学家理查德&费曼在一个公开的演讲中提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法。1985年，物理学家大卫&杜斯提出了量子图灵机模型。理查德&费曼当时就想到如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，从而量子计算机的概念诞生了。
目前，我们所有的计算机体系都是基于冯诺依曼式的组织结构，其运行速度的增长已经明显放缓，对于大规模数据的分析计算效率也很难再提高。量子计算的提出，则是旨在专门为复杂问题的求解设计一种全新的计算机体系，即所谓的量子计算机。
量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。
谷歌日前宣布D-Wave量子计算机在解决问题时能够比其他任何计算机都快出1亿倍，并且能够极大地推动人工智能的进步。据悉，谷歌此次宣布的重要佐证就是“量子退火”算法。这种算法确定了当面临一系列潜在解决方案时一个特定函数的全局极小值，即在给定一系列选项时，它能够确定完成一个任务所需的最优解决方案。谷歌对D-Wave计算机的量子计算法与传统计算机上模拟量子隧道效应的算法进行了比较，量子计算机再次获得了完胜。
基于量子计算的机器，由于体系结构发生了变化，将采用全新的算法，这使得大规模数据的计算与存储不再成为难题。业界人士认为，量子计算机的巨大突破将为云计算和大数据处理乃至整个计算机科学领域带来一场变革。
并行计算是最大优势
其实，量子计算机的计算原理和薛定谔的猫是一样的，利用的都是“量子叠加态”。这意味着计算机能同时尝试所有可能的解，以远超传统计算机的速度进行复杂的计算。
按照传统算法，当用户需要提取某一个词组信息或者需要解决一个问题时，计算机要先把所有可能性列举出来并验证一遍才能得到正确的信息，而量子计算机能够直接计算并提取出相应信息。这种计算称为量子并行计算，也是量子计算机最重要的优越性。
量子计算的神奇之处在于，它可以做到真正的并行计算与存储。例如，一个数位的经典存储器可以存储两个数字0或者1，但在某一时刻这个数字要么是0要么是1；而对于量子比特存储器来说，在同一时刻，它可以同时存储0和1，其存储和运行能力都成指数上升，一个250量子比特的存储器可以存储的数字比我们已知宇宙所有的原子数还多。
想像一下，你被要求5分钟内在国会图书馆某一本书的某页上找到一个字母“X”，这几乎是不可能的，因为那里有5000万册书。但是如果你处于5000万个平行现实中，每个现实都可以查看不同的书籍，你肯定能在其中某个现实中找到这个“X”。在这个假设中，普通计算机就是像疯子一样的那个你，需要5分钟内找遍尽可能多的书。而量子计算机却能将你复制出5000万个，每个只需翻找一本书即可。
这是量子计算机公司D-Wave联合创始人埃里克&勒迪辛斯基对其应用前景的解释。谷歌和NASA联合研究的量子计算机，其实就是从这个公司购买的。2013年，谷歌从D-Wave系统公司购买了一台量子计算机，并与NASA共同开展量子计算机的研究项目。D-Wave系统公司自2007年推出首台量子计算机开始就备受争议。一些学者认为由于量子形态并不稳定，量子计算机只是在理论层面可行。然而这次，谷歌和NASA一同证实了量子计算机的可操作性。
颠覆你未来的生活
谷歌宣布D-Wave2X的速度达到了传统芯片的1亿倍，实在是令人惊叹。量子计算机最大的优势莫过于大幅缩短提取用户所需信息的时间，因此它被认为可以在几天里解决传统计算机会花费数百万年时间才能处理的数据，未来的应用前景十分令人神往。
现在的天气预报大多是基于探测数据的推测，很难保证准确。但量子计算机可以一次分析所有数据，向我们提供更好的模型，精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。我们可以提前预测飓风等极端天气，从而预留足够的时间拯救生命。
每天出行GPS可以帮你优化出最佳线路，但如果有了量子计算机，我们可以把整个城市甚至整个地球上所有人的出行计划全都输入进去，让它计算出最优解，从而让人们彻底告别交通拥堵。
在研发药物方面，量子计算机能够描绘出数以万亿计的分子组成，并将其中最可能有效的组合快速识别出，显著降低药物的研发成本和周期。
在探索太空方面，量子计算机可以处理望远镜视野中更多的数据，从而发现更多的行星，并迅速识别出最有可能存有生命体的行星。
尽管实现这些应用还有很长的路要走，但各大公司对量子计算机的研究绝不会停止，因为它能颠覆整个世界。一旦计算速度出现质的飞越，我们生活的方方面面都会被改变。
“落地”仍面临诸多难题
既然量子计算机已经研制成功，那为什么现在还没有普及呢？因为，它的运行条件要符合三个条件：真空环境、绝对零度和磁场保护。
量子力学是研究微观尺度的科学，要想控制计算机的量子位，其实就是需要操纵单个原子，因此条件是非常苛刻。原子在常温下的速度高达到数百米每秒，只有让原子保持在极低的温度状态，才能受控制。所以量子计算机D-Wave2X处理器温度一直稳定在-273℃，只比宇宙绝对零度高0.015℃而已。
除此之外，量子计算机还要放到比地球磁场弱50000倍（基本相当于没有磁场）、大气压比地球小100亿倍（基本相当于真空）的环境中，以保持量子态的稳定。
除了对环境要求严格，量子计算机在实际落地推广方面也会遇到一些障碍。由于量子计算机的计算方法完全不同，因此编程的方式也完全不同并且更加复杂。这意味着，对于程序员来说，要掌握一套比现有算法更为复杂的编程方式。
当然，计算机还有许多需要克服的技术问题，比如量子的不稳定性决定信息状态不稳定，这将影响到计算的准确性。
事实上，实现对微观量子态的操纵确实太困难，但这并不能妨碍人们进行大胆地探索与设想，也许不久的将来量子计算机就会出现在我们的生活中。
■相关链接
科学家尝试用量子计算机创造时间旅行
据国外媒体报道，如果宇宙允许开放类时曲线，那么旅行者就不可以通过时间旅行回到某个时间点上，这样的曲线无法与过去产生任何相互作用。目前科学家试图利用量子信息验证这样的能力，事实证明一个未打开的消息是非常有用的。如果实验者发送过去实验室的纠缠信息，未来是否能够收到？纠缠是一个奇怪的现象，只在量子物理学领域出现，它创造了时间旅行各系统之间的相关性，这些相关性可帮助量子计算。
谷歌的研究人员戴维&培根在10年前就提出可以利用量子计算机快速解决一批问题，广义相对论可以通过时空扭曲创造封闭类时曲线，比如虫洞。但物理学家认为必须停止这样的机会出现的，因为这会威胁到因果关系。一个经典的例子是，一个人可以回到过去，杀死自己的祖父，否定自己的存在。
在过去的二十年内，研究人员已经在量子物理学领域尝试着打破封闭类时曲线，因为量子具有模糊性和不可克隆定理。新的研究表明，量子计算机可以解决这类问题，即使我们沿着开发的类时曲线，也不会产生因果关系，这样可以避免诸如祖父悖论情况出现。
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