姚期智認為，量子計算在現階段基本上已經是呼之欲出，但是，做最后的一里路，是一個非常艱難的過程。“因為大家都還沒有考慮怎么糾錯，這是一個非常難的問題，最后一里路，也是非常長的一里路。”

隨著光量子比特糾纏的數字不斷擴大，國內科學家在量子計算領域的研究駛入了快車道。

日前，21世紀經濟報道記者從中國科技大學獲悉，該校教授潘建偉及其同事陸朝陽、劉乃樂、汪喜林等在國際上首次實現18個光量子比特的糾纏，再次刷新了所有物理體系中最大糾纏態制備的世界紀錄。

量子糾纏是物理學概念。在業界被稱為“量子計算之父”的潘建偉曾經解釋說，量子糾纏是兩個（或多個）粒子共同組成的量子狀態，無論粒子之間相隔多遠，測量其中一個粒子必然會影響其它粒子，這被稱為量子力學非定域性。

因此，量子糾纏的疊加對于量子計算的發展至關重要。6日，阿里巴巴達摩院量子實驗室量子科學家徐華告訴21世紀經濟報道記者，中國科技大學的這項破紀錄的成果意義巨大。在量子力學基本原理上，是利用量子疊加、量子糾纏這些東西組合形成量子邏輯，實現信息處理的能力。而量子計算需多個光量子比特糾纏，數量越多意味著處理數據的能力可能會越強。

在國內，除了中國科學技術大學、清華大學等在著力投入量子計算之外，一些領軍的科技公司如BAT等也已經加入到軟件領域的研發中。某高校一名研究員19日對21世紀經濟報道記者表示，量子計算可以進行大量的模擬和并行計算，從而助推人工智能行業的應用，對制藥、生物、金融等需要大量數據的行業都會造成深遠影響。

不過，下一步要實現更多個量子比特的糾纏，需進行高精度、高效率的量子態制備和獨立量子比特間相互作用的精確調控。隨著量子比特數的增加，操縱帶來的噪聲、串擾和錯誤也隨之增加。這對量子體系的設計、加工和調控要求極高，對量子糾纏和量子計算的發展構成了巨大挑戰。

突破大規模計算

量子計算機是一種遵循量子力學規律，進行高速運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，一旦實現，意味著計算速度會有數十億倍的提高。這一計算能力的飛躍，將遠遠超越從算盤到當代超級計算機的提升。

以阿里巴巴最近推出的“人臉識別”判斷，量子計算可以達到的處理速度令人難以想象。假設人們把這種量子計算機運用到監控領域，它可以瞬間在數據庫中掃描60億地球人的臉，并實時辨別出一個人的身份。

對數據的處理可以實現運算的并行，運算速度會大大提高，同時，量子計算的速度會隨著實驗可操縱的糾纏比特數的增加而呈指數級提升。因此，未來量子計算機可應用于需要大規模計算的科學難題。

據悉，潘建偉團隊研發的光量子計算機，在超導電路中能實現10比特糾纏和并行邏輯運算。這個科研用的模擬機，性能比人類第一臺電子管計算機（1946年誕生）和第一臺晶體管計算機（1954年誕生）快10到100倍。

量子計算應用最實際的領域是在通信和人工智能方面。量子通信可以最大限度地保證用戶的隱私和信息安全，也正因為這樣，量子通信在國家信息安全層面有著越來越迫切的現實需求，這也是包括中國、美國及歐洲大力投入的原因。

據悉，北京和上海之間建造的長約2000公里的“京滬干線”是世界上第一條量子通信網絡。去年3月，阿里云公布了全球首個云上量子加密通訊案例，通過建立多個量子安全傳輸域，為客戶提供無條件安全數據傳輸服務。

前述研究員認為，量子密碼具有唯一性，很難被破解，也是它優于傳統計算機的原因，但是，量子計算機適合解決復雜的優化問題，并不能實現傳統計算機的其他功能。同時，由于量子計算芯片工作環境要接近絕對零度，目前成本很高也難以小型化。所以，量子計算落地應用還需要加強產學研的合作，以推進市場化落地。

“最后一里路”難題

在業界，量子計算仍然存在分歧。但是，隨著科技成果的陸續發布，產學界都達成了共識：即量子計算會對社會經濟產生重大影響，且無法回避量子計算時代的到來。

今年3月，谷歌宣布實現72個量子位的原型機，5月，阿里巴巴達摩院量子實驗室發布消息，稱已研發出當前世界最強的量子電路模擬器“太章”，成功模擬了81比特40層作為基準的谷歌隨機量子電路。

此前，中國科學院院士、量子計算專家、圖靈獎獲得者姚期智在公開演講中表示，自己目前最興奮的兩個熱門方向就是量子計算和人工智能，二者能夠有效結合在一起。“宇宙給我們兩個很大的挑戰，第一，量子物理能夠做出很精妙的事情，如果沒有量子計算我們就不能引領它；在軟件方面，我們人類能不能到達大自然所孕育出來的物種的水平。如果能夠把量子計算和AI放在一起，我們可能做出連大自然都沒有想到的事情。”

目前，中美是世界上在量子計算領域取得重大突破的兩個主要國家，美國在近年每年投入超過2億美元到該領域的研發。在國內，科學界也在努力突破，就在潘建偉團隊首次實現了18個量子比特的糾纏，成功刷新美國在這一領域的紀錄后。同一時期，中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦及其團隊在一個128節點的計算機集群上，完成了64量子比特、深度為22的量子隨機線路的模擬。

在業內看來，這些破紀錄的成果，不能僅停留在理論階段，必須要落地到場景中去。國內的電子商務、手機游戲、在線搜索、移動支付、社交媒體、視頻流、在線出行、外賣等各個行業，已經積累了海量的數據，量子計算將有助于政府和企業進行數據分析并加以利用。此外，也有望加快人工智能解決復雜領域的問題，如面部識別、機器學習和自動駕駛等等。

姚期智認為，量子計算在現階段基本上已經是呼之欲出，但是，做最后的一里路，是一個非常艱難的過程。“也許在以后的半年、一年有很多地方都會宣布，能夠有50個量子比特、100個量子比特的機器。這些當然令人興奮，離實用還差得很遠。因為大家都還沒有考慮怎么糾錯，這是一個非常難的問題，最后一里路，也是非常長的一里路。”

阿里巴巴達摩院亮劍量子計算

日前，阿里巴巴達摩院量子科學家徐華向21世紀經濟報道記者透露，阿里達摩院在量子計算領域的目標是，實現顛覆性的量子計算能力，提供基于量子計算的解決方案，并支持電子商務到新材料模擬。“阿里在人工智能優化領域有很多布局，業務層面有很多應用。我們發現量子計算對于人工智能有很強的加速作用，近期我們可能會開始一些項目的調研和啟動。這是另外一個領域，我們會持續投入。”

可以看出，阿里巴巴基于量子計算的研究，更多是為了優化人工智能和電商平臺的應用。早在2015年，阿里云就與中國科學院共同成立“中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室”，開展量子計算的前瞻性研究。相比之下，百度和騰訊的入局都要晚一些。騰訊在2017年12月宣布成立量子實驗室，開始網羅量子相關的算法、復雜性、通訊、模擬、量子物理等各方面的人才。百度直到今年3月8日，才宣布成立量子計算研究所，開展量子計算軟件和信息技術應用業務研究。

對于這項技術投入，百度和騰訊公司相關人士對21世紀經濟報道記者表示，目前還在探索階段，不方便透露更多信息。的確，量子計算領域的研究仍處于基礎階段。徐華也認為，量子計算的通用難度較高，可以期待的商業化應用是解決特定問題的量子芯片，以及模擬量子芯片的商用。距離量子計算機的商用，還有漫長的一段路。

人才備戰

BAT三巨頭中，起跑最早的要數阿里。2017年，阿里云與“中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室”聯合開發出“量子計算云平臺”，這是阿里跨入量子計算領域的第一步。今年2月，中科院宣布聯合阿里云打造11量子比特超導量子計算的云平臺。

隨著三巨頭投入量子計算，國內量子計算領域的專業人才也變得炙手可熱。2017年初，牛津大學量子計算博士葛凌教授以騰訊歐洲首席代表身份加入騰訊。而在年底，騰訊籌劃許久的量子實驗室曝光，香港中文大學教授張勝譽擔任騰訊量子實驗室的負責人。

騰訊牽手的，自然是專注于此領域的頂尖學者。張勝譽本科畢業于復旦大學數學系，博士畢業于普林斯頓大學計算機系，專業知識均與量子計算緊密相關。博士畢業后，他在加州理工學院跟隨Prof。 John Preskill及Prof。 Leonard Schulman做博士后研究，研究方向包括量子計算，算法設計和計算復雜性分析。

而騰訊的老對手阿里，不僅在華人圈尋找專家，還將目光投向海外。1月18日，匈牙利裔計算機科學家馬里奧?塞格德（Mario Szegedy）入職阿里巴巴達摩院，進駐位于西雅圖的阿里云量子實驗室。這是繼華人頂尖學者施堯耘之后，又一名量子計算領域頂尖學者入職阿里巴巴達摩院。

據了解，馬里奧?塞格德于 1991-1992年在美國芝加哥大學擔任博士后一職。他不僅先后在芝加哥大學、普林斯頓高等研究院等頂尖學府從事長期學術研究，還在2001和2005年兩度獲得哥德爾獎。該獎項為理論計算機領域的最高榮譽。

擁有電商核心業務的阿里，大數據處理始終對算力有極高的要求。布局量子計算、選擇頂尖專家同樣基于這個原因。相比之下，百度雖然投入量子計算領域最晚，但在人工智能方面卻早已大手筆布局，并在自動駕駛、操作系統等領域建立了完備的生態體系，這些都將極大推動百度在量子計算研究和應用落地的速度。

值得注意的是，百度邀請了悉尼科技大學終身教授段潤堯。他的本科和博士均就讀于清華大學計算機系，主要從事量子計算和量子信息論的研究。2016年，他與巴塞羅那自治大學的Andreas Winter教授合作首次用量子信息論方法解釋了著名的Lovász number的完整信息論，從而解決了量子計算的信息論和圖論中自1979年以來一直懸而未決的理論問題。

據悉，阿里巴巴達摩院目前仍在全球大力招攬技術人才。

商用仍早

三巨頭爭先恐后布局量子計算領域，只因量子計算是彎道超車的有利領域。今年3月，谷歌宣布推出一款72個量子比特的通用量子計算機Bristlecone，實現了1%的低錯誤率。谷歌方面認為Bristlecone已經擁有量子霸權，能夠打敗世界上所有最快的超級計算機。

隨后的6月份，阿里達摩院量子實驗室就宣布，研發出量子電路模擬器“太章”，成功模擬了81比特的谷歌隨機量子電路。阿里的研究人員通過10000臺服務器，對其新芯片的運作模式做了模擬。模擬結果顯示，谷歌新量子芯片能力還無法超出傳統計算機的運算能力范圍。

同樣深耕于量子計算研究的英特爾則離商業化更近一些。在今年的美國CES展上，英特爾宣布向合作伙伴交付首個49量子位量子計算測試芯片，這距離該公司去年10月交付17量子位超導測試芯片僅過去約3個月。

英特爾CEOMichael Mayberry認為，從實際角度出發，量子計算離我們還很遠。真正地實現大規模商業化，至少還需要有十年時間。他形容英特爾在量子計算領域的布局只是馬拉松長跑中的第一英里。“不管量子位做得有多好，英特爾都認為它還是不足以好到完美，需要有糾錯方面的工作，以確保量子位有足夠長的生命期，長到它能夠完成一些有意義的算法或者說是計算。”

但是，這并不影響科技巨頭投入量子計算的信心。波士頓咨詢（BCG）發布的量子計算行業報告預測，量子計算在接下來的25年內還將經歷三個階段的發展，才能最終走向技術成熟。第一個階段是2018-2028年，工程師們研發出可用于低復雜程度的量子模擬問題的非通用量子計算機。第二個階段是2028到2039年，邏輯量子比特數量將擴展到50多個，并實現“量子霸權”。2031年到2042年，量子計算機將在模擬、搜索和運算中執行高級功能，實現各類商業應用的最終落地。

在徐華看來，量子計算機位計算能力需要超越經典計算機，這是量子計算進入商業應用的基礎。所謂量子霸權，指的就是對于某個特定的問題量子計算機可以解決，而傳統的計算機無法解決。其意義是僅僅是在技術的發展過程中設置一個里程碑。即使谷歌芯片擁有量子霸權，象征意義也大于實際意義。