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捕獲拓?fù)淞孔佑?jì)算的完美選擇“馬約拉納費(fèi)米子”、實(shí)現(xiàn)高效量子存儲(chǔ)器、研制量子光學(xué)芯片、開(kāi)始建設(shè)量子通信網(wǎng)、即將發(fā)射量子衛(wèi)星，近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)家開(kāi)始在量子信息科技領(lǐng)域不斷取得突破。那么，下一個(gè)科技拐點(diǎn)是否正悄悄走近？

近日，來(lái)自中科大的教授陳宇翱、陸朝陽(yáng)，國(guó)家大科學(xué)工程HT-7U超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人李建剛院士，阿里巴巴集團(tuán)技術(shù)委員會(huì)主席王堅(jiān)以及上海交通大學(xué)教授賈金鋒等嘉賓就“科技拐點(diǎn)”展開(kāi)討論，深入探討了在量子信息方面的研究成果是否能在將來(lái)迎來(lái)科技拐點(diǎn)”，并展望了中國(guó)在量子信息方面的發(fā)展前景。以下根據(jù)論壇實(shí)錄整理：

科技拐點(diǎn)：已經(jīng)來(lái)臨還是仍然在我們身后？

王堅(jiān)：

要回答這個(gè)問(wèn)題，首先還談不上科技拐點(diǎn)，而是如何定義科技這個(gè)概念，拿互聯(lián)網(wǎng)來(lái)舉例，它的數(shù)據(jù)都是現(xiàn)實(shí)的，所以計(jì)算是個(gè)科技拐點(diǎn)。這個(gè)拐點(diǎn)如果從科學(xué)角度講的話，量子現(xiàn)象為計(jì)算所用確實(shí)是個(gè)拐點(diǎn)。為什么這么說(shuō)呢？大家想一下，你們今天有沒(méi)有任務(wù)需要用一千倍的計(jì)算才可以完成？當(dāng)今天每一個(gè)人做的事情都需要用原來(lái)一千倍的計(jì)算能力才可以做完，在這種情況下科技到了一個(gè)拐點(diǎn)，我們的發(fā)展也到了一個(gè)拐點(diǎn)。因?yàn)榻裉斓目萍紵o(wú)法隨隨便便給我們提供一千倍的計(jì)算能力，人的創(chuàng)造力也會(huì)因?yàn)檫@個(gè)事實(shí)而會(huì)發(fā)生非常大的變化。于是世界是到了一個(gè)拐點(diǎn)，這個(gè)拐點(diǎn)就像過(guò)去我們要花四個(gè)月時(shí)間才可以從亞洲到北美洲，但今天可能是十個(gè)小時(shí)。這個(gè)拐點(diǎn)我們有目共睹，但是在哪個(gè)點(diǎn)上突破，我還是比較相信在量子計(jì)算理論這個(gè)技術(shù)上的突破，我自己也很期待這項(xiàng)技術(shù)。因?yàn)閭鬏斔俣饶艹�過(guò)光速聽(tīng)起來(lái)好像很遙遠(yuǎn)，但計(jì)算能力確實(shí)有可能有這樣的突破，我自己也是非常期待的。

李建剛：

我認(rèn)為科技拐點(diǎn)應(yīng)該很快就來(lái)了，估計(jì)在一百年之內(nèi)會(huì)有重大的拐點(diǎn)。科技發(fā)展無(wú)非就是那么幾類：能源、環(huán)境、生命、健康、信息，以及材料。我們可以想像有朝一日聚變能實(shí)現(xiàn)了，能源就不用擔(dān)心了。但是同時(shí)它對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生很大的變化。對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，通過(guò)量子計(jì)算得到信息能夠知道哪一個(gè)細(xì)胞是不對(duì)的，算一算把它拿掉，人就有可能活到150歲甚至200歲。有時(shí)候我也在想這樣一個(gè)事情：人類是否真的需要發(fā)展這么快？但是這是一個(gè)很難回答的問(wèn)題。

陳宇翱：

這個(gè)問(wèn)題確實(shí)很難回答，因?yàn)樗�謂的拐點(diǎn)并不是唯一的。回首科學(xué)發(fā)展史，在牛頓力學(xué)剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，大家覺(jué)得這個(gè)太美妙了，宏觀的的比如行星的運(yùn)動(dòng)，微觀的空氣分子的運(yùn)動(dòng)，都可以用一個(gè)公式計(jì)算出來(lái)。很多人都覺(jué)得發(fā)展到那個(gè)程度科學(xué)研究已經(jīng)沒(méi)什么意義繼續(xù)下去了，有一些唯心主義的人就覺(jué)得是不是大爆炸的時(shí)候都已經(jīng)決定了這些事情。有些科學(xué)家都很絕望，甚至都自殺了。后來(lái)量子力學(xué)發(fā)展起來(lái)，也是因?yàn)?0世紀(jì)初兩朵烏云，讓人發(fā)現(xiàn)需要新的突破。所以在我看來(lái)，如果我們回過(guò)頭看，確實(shí)百年內(nèi)會(huì)有所謂的拐點(diǎn)，而且只會(huì)像指數(shù)增長(zhǎng)一樣越來(lái)越快，我們到底需不需要這么快，先不去講它。包括我們數(shù)據(jù)的積累也是，現(xiàn)在一天積累的數(shù)據(jù)可能是以前所有積累數(shù)據(jù)的總和。量子計(jì)算的出現(xiàn)有可能在五十年內(nèi)會(huì)帶來(lái)一個(gè)拐點(diǎn)，再往后會(huì)或許有新的突破，人類對(duì)科技突破的需求是永無(wú)止境的，拐點(diǎn)始終是新的起點(diǎn)，而不是終點(diǎn)。（注：19世紀(jì)末，英國(guó)物理學(xué)家威廉·湯姆生提出，物理大廈已經(jīng)落成，所剩只是一些修飾工作，只剩下兩朵烏云：邁克耳遜－莫雷實(shí)驗(yàn)與“以太”說(shuō)破滅、黑體輻射與“紫外災(zāi)難”。兩朵烏云分別催生了相對(duì)論和量子力學(xué)，此后物理學(xué)的發(fā)展迎來(lái)爆發(fā)。）

馬約拉納費(fèi)米子：或迎來(lái)新的科技大拐點(diǎn)

賈金鋒教授用七年的時(shí)間發(fā)現(xiàn)了制造拓?fù)淞孔佑?jì)算的最佳選擇馬約拉納費(fèi)米子，該發(fā)現(xiàn)或許會(huì)迎來(lái)下一個(gè)科技拐點(diǎn)。

今年初，上海交通大學(xué)賈金鋒科研團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里成功捕捉到了一種物理學(xué)家尋找多年的神秘粒子——馬約拉納費(fèi)米子。這種粒子既是困擾物理學(xué)界80多年的正反粒子同體的特殊費(fèi)米子，也是未來(lái)制造量子計(jì)算機(jī)完美選擇對(duì)象之一。

賈金鋒：

量子計(jì)算非常有用，速度非常快，但并不容易實(shí)現(xiàn)，其原因之一就是量子比特糾纏會(huì)有很多噪音雜質(zhì)，而拓?fù)淞孔佑?jì)算可以利用它的拓?fù)湫再|(zhì)，來(lái)保護(hù)量子不受干擾，而馬約拉納費(fèi)米子的發(fā)現(xiàn)向拓?fù)淞孔佑?jì)算邁進(jìn)了一大步。

雖然量子計(jì)算的制造方法有很多種，但馬約拉納費(fèi)米子是制造拓?fù)淞孔佑?jì)算的一個(gè)最佳選擇。因?yàn)橥負(fù)淞孔佑?jì)算完完全全是人們想出來(lái)的一個(gè)東西，而且拓?fù)淞孔佑?jì)算必須有一個(gè)叫做任意子的東西，任意子其實(shí)在自然界中不存在，而馬約拉納費(fèi)米子就是現(xiàn)在找到的唯一的一種任意子，所以我們說(shuō)它是制造拓?fù)淞孔佑?jì)算的一個(gè)最佳的選擇。

馬約拉納費(fèi)米子是一種非常特殊的粒子，因?yàn)樗鼤?huì)出現(xiàn)正反粒子同體的特殊現(xiàn)象。一般情況下我們認(rèn)為，正反粒子碰在一起就會(huì)湮滅掉，但馬約拉納費(fèi)米子卻很特殊，而如果兩個(gè)馬約拉納費(fèi)米子碰在一起就會(huì)湮滅掉。所以我們找到馬約拉納費(fèi)米子，必須在空間上把它們給分開(kāi)，不能讓兩個(gè)馬約拉納費(fèi)米子碰在一起。

馬約拉納費(fèi)米子和暗物質(zhì)、中微子是完全不同的，它是一種準(zhǔn)粒子，它只能在拓?fù)涑瑢?dǎo)體里面去找。我們花了七年才找到它，因?yàn)檎业竭@種粒子是比較困難的。最大的困難有兩個(gè)：一個(gè)就是自然界中沒(méi)有拓?fù)涑瑢?dǎo)體，我們必須先造出這種材料來(lái)才能去找；另外一個(gè)就是在我們之前，沒(méi)有人知道馬約拉納費(fèi)米子到底是什么樣子的，它有什么性質(zhì)，所以一開(kāi)始我們?nèi)フ乙埠苊つ浚�必須從拓�(fù)涑瑢?dǎo)體內(nèi)部和普通的超導(dǎo)體的不同的信息中慢慢去找，找到這種不同以后，我們還要用馬約拉納費(fèi)米子來(lái)解釋這些東西，從而判斷它們是不是確實(shí)跟馬約拉納費(fèi)米子有關(guān)。所以我們花了七年的時(shí)間才找到馬約拉納費(fèi)米子。

我認(rèn)為，量子信息方面的研究成果很有可能迎來(lái)一個(gè)新的科技拐點(diǎn)。就拿我國(guó)來(lái)說(shuō)，我國(guó)在這方面投入了大量的研究經(jīng)費(fèi)和人力，而且也取得了非常大的進(jìn)展，特別是潘老師在量子通訊方面的研究獲得了很多成果。在凝聚態(tài)方面、量子調(diào)控方面的研究也取得了很大的進(jìn)展。如果政府能投入更多的資金，有更多的人才加入進(jìn)來(lái)，我相信我們一定能在這個(gè)方面取得更多的突破，走到世界的前列！

（來(lái)源：新華網(wǎng)）