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“天使粒子”成量子计算新网红 10到15年内有望“实用化”
发布时间：2017-07-25 13:43:24
近日，华人科学家发现正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子的消息，引发物理界和科技界的广泛关注，这是继上帝粒子、中微子、引力子之后的又一里程碑发现，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
更重要的是，这一粒子的发现，引发了外界对量子计算突破可能性的猜想。量子计算具有巨大的潜在价值，是目前世界各国争夺的战略高地。同时，它还跟当下热门的人工智能、大数据等领域息息相关，让产业界充满期待。
这一发现究竟影响几何？国内量子信息领域权威，中国科学技术大学教授、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿在接受记者采访时表示，从基础研究的角度来说，这是一个非常重要的进展。至于能否实现量子计算的突破，现在还无法完全证明。
为量子计算提供多一种途径
什么是量子计算？学界认为，其主要研究量子计算机，以及适合于量子计算机的量子算法，可以解决目前超级计算机无法解决的问题，为未来大数据时代的信息挖掘，提供解决方案。与量子计算对应的是量子通信，主要研究量子密码、量子隐形传态的技术等。
业内人士往往将这两种技术比喻成“矛”和“盾”。量子通信的重大价值在于数据保密，并且是无条件的不可窃听、不可破译。作为绝对保密安全的通信措施，量子通信更重要的意义在于防范尚在研制中的量子计算机。
目前量子计算有哪些困难？郭光灿在接受记者采访时表示，主要有两大方面的问题，一个是量子相干性要保持；另外处理器的速度要求量子比特速度要成千上万。
“这个粒子有它的优点，能有效抵御环境消相干的影响。消相干指的是一旦受到环境的破坏，量子性会被破坏掉，量子计算的优点就没有了。因此消相干是量子计算研究中最重要的障碍。天使粒子真能用到这来，将会发挥重要的价值，因为它对消相干不敏感，能保护量子性。但并不代表它能解决量子计算机的所有问题。”郭光灿说。
在复旦大学物理学系教授施郁看来，“天使粒子”为量子比特的稳定安全存储提供了新的方式，增加了量子计算实现的一种途径，目前还有很多途径都在进行量子计算的研究突破，比如超导量子计算、半导体量子点等。“哪一种途径首先成功，现在不好说，还是有比较长的道路。”
10到15年内有望“实用化”
由于量子计算的巨大潜在价值，世界各国都在积极抢占这一战略高地，科技公司如谷歌、微软、IBM等也强势介入量子计算研究。
谷歌正在开发量子计算技术的商业应用，最终实现量子云服务，并和NASA合建了QuantumAILab（量子人工智能实验室）；IBM量子计算机开始从研究项目转向商用项目，并将量子计算机开放出来让大家共同使用等。
国内企业也闻风而动。如中科大和阿里巴巴成立了“中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室”，双方宣布了研制量子计算机计划，真正意义上的量子计算机15年后或将问世。
郭光灿表示，不同公司采用不同的方案，彼此互相竞争，这说明量子计算已经不是遥不可及的一种研究了，这些公司都在为公司的利益，抢这块蛋糕。谁能先抢到，谁就能占领这个领域的制高点。同时，这些科技巨头公司有资金、人力、财力，他们的介入会加快研究速度，量子计算机将比我们想象中发展得还要快。
“美国的大公司还是比较有远见的，放长线钓大鱼。我们很早也请国内公司布局这块，但他们看的是3到5年内能否出产品，如果15年才出产品的话，就不感兴趣了。”郭光灿说。
记者在采访中发现，无论是学界还是产业界均有这样的感受，那就是目前外界对于量子计算进展上的议论显得浮夸，但一旦实现量子计算机的突破，应用上用“颠覆性”来形容都毫不夸张。
郭光灿表示，量子计算机具有强大的计算能力，可以解决传统计算机难以或者不能解决的问题，例如，医疗、军事、材料等方面，都会有一个大的突破。
举例来说，电子计算机出现后，对人类的影响很大。而量子计算机的处理速度跟电子计算机相比，相当于电子计算机的速度跟算盘的速度相比。量子计算机将会使人类掌握一个更强大无比的计算工具。“估计15年之内，能做出一个实用的量子计算机。”他说。
从全球的研究进展情况来看，中国此前主攻量子通信，而在量子计算的研究上稍显“吃亏”。
在郭光灿看来，我国在量子计算机方面的研究落后于美国，现在国家已经注意到这点了，投入了比较大的支持，这不仅是产业竞争上的需要，也是国家战略上的需要。
在企业界看来，九州量子副总裁赵义博认为，企业目前的实际需要集中在两方面：经费和人才。一方面，量子计算研究所需要的仪器和设备还是相当昂贵；另一方面，人才匮乏。目前国内只有个别学校在课程设置上有这些方向，比如中科大和清华大学等，别的学校不多。