2017年11月5日,腾讯WE大会在北京展览馆举行。这场聚集了物理学家、图灵奖得主、未来学家、神经学教授、癌症和干细胞研究科学家和科幻小说家的WE大会,思考的是未来几十年甚至上百年后的未来。
姚期智(中国科学院院士、量子计算专家、图灵奖获得者)
姚期智院士上午刚与他的学生、face++创始人兼CEO印奇等人进行了一场人工智能与量子计算的对话,他表示,研究人工智能,非常重要的一个特质是,你要足够聪明。他把WE大会的这场演讲变成了一场学术性十足的教学,看得我以及在场的各位一脸懵逼。
以下是他演讲的精华版:
今天我想谈的题目是关于量子计算,这个题目是量子计算时代的来临。到底量子计算是什么?为什么量子计算比经典的计算机能够快那么多,仍然对大多数人来讲,还很神秘。
所以我今天的演讲来揭开这个面纱,在我的演讲里面,我们想要回答两个一般人最想问的问题:
第一,量子计算为什么是一个革命性的计算原理,它和经典的计算机到底不同在哪里?它为什么会这么快?
第二,量子计算机什么时候会出现?
对于第二个问题,我们的了解是量子计算机现在基本上已经是呼之欲出,可以称为one the verge of realization 。我们已经进入一个能看到量子计算机将要做出来的时间段,我们可以把它叫做最后的一里路,但这会是一个非常艰难的、也是需要经过一段时间的最后一里路。
我们现在先谈量子计算机它为什么和传统计算机完全不一样。我们中国有一个很古的寓言,是说“杨子见歧路而哭之”,在量子世界里面,这个问题能够得到解决。
在量子世界,这些最微小的粒子本身就具有孙悟空一样的能力。所以,这是一个非常神奇的事情,在这种最微小的量子世界里面,一个小孙悟空可以一下子变成两个孙悟空,一半的他走一条路,另外一半走另外一条路。
所以在量子世界里面,在这些最小的分子、原子之下,他们这些小孙悟空,如果我们在一种适合的情况下,他们真的能够有一个非常好的配合,能够让他们所有的分身全部分开,大家一起合作。换句话说,这个就是达到了我们的平行计算,基本上等于有无限多个能够运作的计算器给你用。
在经典物理里面,它有一个和量子相似的情况,这个就是光,刚才你看到一个光,光有一个性质,大家碰到一起的时候,能够帮助消长。一个非常经典的光学实验,你如果从一个光源,放出一个光,经过一个屏幕,上面有很多的小洞,你在后面再放第二个屏幕,在第二个屏幕上,你就会看到,如果你看得精细的话,屏幕上的这个光,会有一个周期性的现象,时亮时暗,从亮到暗,可以看出有一个不同的变化。到底长得什么样子,它是跟光学的原理判断的。
重要的一点是,它这个变化怎么决定的,是由前面的波长、屏幕上的针孔之间的距离、参数所决定的。所以,你如果把这个问题反过来看,你如果看到结果以后,会告诉你原本的光源里面的性质。
我们现在基本上经过这20多年的努力,科学家已经了解到什么样的材料是最适合做量子计算机的,而且知道这个蓝图基本上是有了,但是它还是一个非常难的实践过程。
现在大家已经可以听到,也许在以后的半年、一年有很多地方都会宣布,能够有50个量子比特、100个量子比特的机器。这些当然令人兴奋,这离实用还差得很远,大家都还没有考虑怎么纠错,因为在量子计算机里面纠错是一个非常难的问题,我们可以看到我们现在进到了最后一里路,但也是非常长的一里路。
我想告诉大家,在清华大学量子信息中心做什么事情。现在有用超导做量子比特,也有用离子来做量子比特,甚至用钻石做量子比特,它们都各有优劣。
比如说钻石,我们大家都喜欢钻石,但是它真正的好处是,它是一个固体,同时能够在常温工作,不需要用很多的冰箱来冰它,如果有一天要做一个钻石量子计算机,像钻石量子计算机又赏心悦目又有面子,你就可以放在你的桌子上。
另外还做一些拓扑的量子计算,对纠错特别好,我们在六年以前觉得这个时机已经到了,理论都已经成熟了,工作也都知道往哪个方向,所以我们成立一个量子计算机所,在这个中心里面,所有的科技我们都做。我们经过这六年,已经成为世界上相当知名的一个量子计算机中心。
另外还做一些事情,在量子计算机里面最重要的事情是要做记忆,做记忆两个事情很重要:
一是它需要有很多的存储,我们最近的一个工作就是在原子上面能够做出225个记忆体,这个比以前增加了10倍。
另外,我们还希望量子比特存储得久,比如说0.01秒就消失了,我们最近做的一项工作,用的是离子的量子计算。离子很有意思,它是先把原子用电离的方式做成变成离子,然后用镭射固定、冷却,同时操纵它。
用这个,我们有一个新的观念,能够做出一个存储很久的量子存储。不只用一种离子,是用两种不同的离子,就是一个离子来做存储,另外一个离子帮它的忙,给它散热,所以这个时间比以前增加很多倍。
最后,我讲讲量子计算在科学里面占什么样的地位,我想和大家说,对我来讲最兴奋的将来,就是我们现在两个最热门的题目,量子计算和人工智能可以结合在一起。因为人工智能可以是人类想要了解自然界,怎么样做出这么聪明的人,我们想要达到这个境界。
如果说,我们能够把量子计算用到这个里面,我们可能比大自然更聪明,所以在量子计算和人工智能中间。
我们如果能够把量子计算机和AI放在一起,我们可能做出连大自然都没有想到会有如此结果的事情。