專訪牛津副校長沃爾斯利：英國正舉全國之力開發量子計算機

伊恩·沃爾斯利（Ian Walmsley）猜測，再過幾十年，量子計算機就會問世

記者 周辰 於達維 實習記者 沈欣悅 蔡童旭

真正的量子計算機什麼時候才會誕生？學界對此看法不一，有人認為一兩百年，有人認為需要上千年。而牛津大學副校長伊恩·沃爾斯利（Ian Walmsley）則猜測，再過幾十年，量子計算機就會問世。

近日，財新記者專訪了牛津大學副校長、英國國家量子技術計劃領軍人物之一伊恩·沃爾斯利。對於量子計算機領域的最新研究現狀及發展前景，伊恩·沃爾斯利作出了詳細的介紹，同時闡述了其領導的研究團隊在英國脫歐後可能面臨的挑戰，並對中國在量子計算機方面的研究給予肯定。

據他透露，由牛津大學領導的全英9所大學和25個合作夥伴組織聯合會正在參與英國國家量子技術計劃。伊恩·沃爾斯利和他團隊的研究得到了英國政府的大力支持。

量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。在科學界看來，在量子計算機強大計算能力的幫助下，人類可以提供更為精準的天氣預報、讓藥物發現過程更高效、迅速計算出最佳路線、甚至發現更多的系外行星。

目前，全世界還沒有真正意義上的量子計算機。而通用量子計算機一旦出現，將解決傳統計算機根本不可能完成的某些任務。譬如，從理論上說，1個400位長的數分解成素數乘積，如果採用巨型機需10億年，而用量子計算機只要一年便可得出結果。

量子計算機與經典計算機最大的區別，在於它的每個數據用不同的粒子的量子狀態表示，而且根據量子力學的原理，粒子的量子狀態並不確定，而是不同量子狀態的疊加。如果說經典計算機存儲數據的最小單位是比特，量子計算機存儲數據的最小單位就是量子比特。

在目前的經典計算機中，每個比特只能有二種狀態━━0或1，每一步能做到的只有2的一次方——2次運算。而在量子計算機中，由於量子疊加效應，一個量子比特可以同時擁有兩種狀態，這就意味著，N個量子比特可同時存儲和處理2的N次方個數據。

谷歌在今年4月時宣稱，要在年底打造出世界上第一台可以超越傳統計算機的量子計算機，實現49個量子比特的操控，實現「量子霸權」。同時，谷歌期望在5年內實現真正的量子計算機。

而不久前，中國科學家剛把一個光子從地球傳送到300英里以外的衛星上，這一壯舉為量子傳送創造了新紀錄。伊恩·沃爾斯利表示，這一最新成果是令人印象深刻的一大步。「這顯然表明，量子技術領域並不局限於科學家坐在實驗室里的奇思妙想，其具有真正的實用性，能夠提供一些重要的新技術。」

2017年5月，中國科技大學潘建偉的團隊宣布，其已構建了世界首台10個超導量子比特的計算機，打破了此前谷歌、美國航空航天局和加州大學聖芭芭拉分校2015年曾宣布實現的9個超導量子比特的高精度操縱的記錄。而且，潘建偉研究團隊還計劃將在今年年底實現大約20個光量子比特的操縱。

針對中國科學家潘建偉的團隊正在使用光子來使用量子刺激器這一研究，伊恩·沃爾斯利表示了肯定，他認為，潘建偉的實驗令人印象深刻，研究質量非常高。作為小規模處理器，光子是一項非常重要、富有競爭力的技術。他毫不懷疑，潘建偉的團隊將繼續在這個領域取得非常重要的進展。

對於谷歌在5年內打造真正的量子計算機的宣言，伊恩·沃爾斯利認為，儘管不確定5年內目標會實現，但谷歌這樣的雄心十分必要，將有助於推動量子計算機這個領域。這是一個很好的跡象，像谷歌、微軟這樣的大公司正在量子計算機領域投入大量資源，意味著信息技術行業將量子計算視為可能對業務產生轉變影響的新興領域。

據伊恩·沃爾斯利了解，谷歌建設的第一代機器將會有數個上百平方米的房間那樣大，且量子計算機是基於超導電路的，晶元必須在非常冷的溫度下才能運行。因此，谷歌的量子計算機的運行環境需要維持在幾K左右，接近絕對零度。

伊恩·沃爾斯利表示，牛津大學和中國的大學一直保持著緊密的合作，雙方的研究團隊經常進行互訪交流，並希望今後可以增加正式合作的次數。

目前，由牛津大學領導的全英9所大學和25個合作夥伴組織聯合會正在參與英國國家量子技術計劃。伊恩·沃爾斯利和他團隊的研究得到了英國政府的大力支持，最新項目和大規模項目的投資都來自政府。在五年內，他們的項目得到了三千八百萬英鎊的投資，這對於他們能夠進行探索性科學、實際構建技術而言至關重要。

當財新記者問及脫歐是否會給團隊的研究帶來影響時，伊恩·沃爾斯利表示，目前，英國仍屬於歐盟成員國，因此沒有太大影響。但是，脫歐確實會給未來帶來不確定性。他們不確定是否還能像現在這樣方便地訪問同行和專家，以及獲得歐洲的研究資金。不過英國政府已經表態，科技創新是經濟的重要動力，即使在脫歐以後，依然會大力投入量子計算機領域。

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