巷口咖啡馆聊量子计算研究：别被神话吹晕，它还在学走路
去年9月23日在南京开产学研会。散场挤过新街口满街的桂花味，躲进巷口小咖啡馆蹭空调。碰到所里做量子的师弟，背着半人高的设备包，头发乱得像刚拆完量子芯片的封装。
他一口冰美式下去。先骂了半小时媒体。说什么“量子计算十分钟破解RSA”，合着我们搭了三年的实验室，在你们这儿成了互联网杀手了？对吧？
很多人对量子计算的印象，停留在“所有计算都比经典计算机快亿万倍”。不对，真不对。
现在我们能造出来的量子计算，还处在NISQ阶段——翻译成人话就是“有噪声的中尺度量子”，意思就是，量子比特数量也就几百上千个，还特别娇贵，稍微一受干扰就“退相干”，好好的量子态说没就没，算出来的结果错一半。
你可以把它理解成，找了一百个注意力不集中的小学生帮你算应用题，大部分时候能蒙对，偶尔错个两三道，你还得花时间筛结果，凑正确答案。换经典计算机，就是找一个认真的中学生，做同样的题，肯定算对，就是碰到超级复杂的大数分解，得算上几百年。
南京量子计算实验室低温实验装置实拍
那天我问师弟，你们现在能算出来最拿得出手的复杂题目是什么？他说去年团队刚出成果，准确算出了氢原子的基态能量——说白了就是搞清楚一个氢原子的电子待在哪个能级能量最低。
经典计算机能不能算？其实也能，就是得堆一大堆算力，跑好几天。量子计算天生就是靠量子规律干活的，算这种量子体系的问题，本来就是降维打击，不用堆那么多资源。
那有没有能落地到普通人生活里的应用？说实话，真没有。现在九成九的成果都是实验室里的演示，少数给药企做分子模拟的测试项目，也就刚摸到应用的门边。那些说量子计算马上就要破解银行密码、颠覆互联网安全的，都是拿未来的饼画现在的饼，骗流量的。
现在媒体报道，上来就比谁的量子比特多，好像比特堆得越多，技术就越先进。师弟笑称，这都是给外行人看的热闹。
比特数量确实重要，但比数量重要一万倍的，是量子比特保真度和相干时间。什么意思？你搞出一百个量子比特，每个比特出错的概率是百分之一，一百个串起来算一道题，最终结果错得离谱，还不如十个零差错的比特好用。
现在的核心难点就是，你每多添一个量子比特，整个系统的噪声就多一分，相干时间就短一点，怎么在扩大规模的同时，把噪声压下去、把相干时间拉长，才是真的卡脖子。就像搭积木，搭到第十层还稳如狗，搭到第一百层，风一吹就散架，问题不是你积木块不够多，是你的搭建方法不对，地基没打牢。
量子计算不同比特保真误差对比示意图
不过话说回来，这两年的进展真的不慢。我记得五六年前，圈子里还在聊怎么把十个比特的相干时间拉长到1毫秒，现在已经能做到几百个比特，相干时间够做完一整套完整运算了。
很多人不知道，量子计算研究不是只有硬件一条线，软件算法这边也在凑思路。现在很多团队做适配噪声的算法，知道我们的量子比特有误差，那就专门设计算法绕开误差，先把现有的算力挖干净了用。说不定不用等完美的通用量子计算机造出来，我们就能用带误差的量子计算机解决一些特定问题——比如新药研发里算分子对接，或者材料科学里算催化剂的结构，这些问题经典计算机算起来要几年，量子就算有点误差，也能给你缩小几个方向，比科研人员瞎试强太多。
别神话也别棒杀，量子计算研究本来就是慢功夫
现在网上走两个极端，一种说量子计算马上颠覆世界，经典计算机都可以进博物馆了；另一种说量子计算全是骗经费的，一百年也用不上。两种都错得离谱。
哪有颠覆性的技术是十年就落地的？经典计算机从发明出来到走进普通人的客厅，花了快半个世纪。量子计算这种从根上改变计算逻辑的东西，怎么可能十几年就开花结果？
还有人说，量子计算研究就是富人的玩具，和普通人没关系。真不是。你以为现在做的研究，全都是为了造一台能卖的量子计算机？很多技术做着做着，就用到别的地方去了。比如现在成熟的量子传感，精度比传统传感高好几个量级，已经用到医疗成像里了，以后做早期脑部肿瘤检测，能比原来早半年发现，这不就是普通人能摸到的好处？还有量子导航，不用依赖卫星信号，在水下、地下都能用，这些都是量子计算研究带出来的副产物，早就开始落地了。
那天师弟吐槽完，掏出手机给我看他们实验室新做的量子芯片，指甲盖那么大，指甲盖还比它大一圈。他说这玩意儿得放在零下两百多度的低温恒温器里才能干活，我们每天的工作就是调参数、测噪声、改设计，一天下来能把误差降个0.1个百分点，就够写论文庆功了。
媒体喜欢吹“弯道超车”“颠覆性突破”，投资人喜欢讲十年改变世界的故事，我们做研究的，就只想把今天的坑填了，明天的路铺好。哪那么多惊天动地的大事。
走的时候桂花味又飘过来，师弟说其实我挺乐观的，说不定再过二十年，就能用量子计算机帮我孙子算奥数题。我笑他想太远，他说本来搞基础研究就是给未来铺路，今天铺一块砖，明天铺一块砖，走着走着不就有路了？
对哦。量子计算研究本来就是这样，它没那么神，也没那么烂，就是一群人在黑暗里慢慢摸，摸对了一步走一步，它还在学走路，你不用急着吹它飞上天，也不用一棒子打死说它走不动路。它就在那儿，慢慢长着呢。
他一口冰美式下去。先骂了半小时媒体。说什么“量子计算十分钟破解RSA”，合着我们搭了三年的实验室，在你们这儿成了互联网杀手了？对吧？
我们现在能摸到的量子计算，到底能做什么
很多人对量子计算的印象，停留在“所有计算都比经典计算机快亿万倍”。不对，真不对。
现在我们能造出来的量子计算，还处在NISQ阶段——翻译成人话就是“有噪声的中尺度量子”，意思就是，量子比特数量也就几百上千个，还特别娇贵，稍微一受干扰就“退相干”，好好的量子态说没就没，算出来的结果错一半。
你可以把它理解成，找了一百个注意力不集中的小学生帮你算应用题，大部分时候能蒙对，偶尔错个两三道，你还得花时间筛结果，凑正确答案。换经典计算机，就是找一个认真的中学生，做同样的题，肯定算对，就是碰到超级复杂的大数分解，得算上几百年。
南京量子计算实验室低温实验装置实拍
那天我问师弟，你们现在能算出来最拿得出手的复杂题目是什么？他说去年团队刚出成果，准确算出了氢原子的基态能量——说白了就是搞清楚一个氢原子的电子待在哪个能级能量最低。
经典计算机能不能算？其实也能，就是得堆一大堆算力，跑好几天。量子计算天生就是靠量子规律干活的，算这种量子体系的问题，本来就是降维打击，不用堆那么多资源。
那有没有能落地到普通人生活里的应用？说实话，真没有。现在九成九的成果都是实验室里的演示，少数给药企做分子模拟的测试项目，也就刚摸到应用的门边。那些说量子计算马上就要破解银行密码、颠覆互联网安全的，都是拿未来的饼画现在的饼，骗流量的。
量子计算研究的卡点，真不是你想的比特不够多
现在媒体报道，上来就比谁的量子比特多，好像比特堆得越多，技术就越先进。师弟笑称，这都是给外行人看的热闹。
比特数量确实重要，但比数量重要一万倍的，是量子比特保真度和相干时间。什么意思？你搞出一百个量子比特，每个比特出错的概率是百分之一，一百个串起来算一道题，最终结果错得离谱，还不如十个零差错的比特好用。
现在的核心难点就是，你每多添一个量子比特，整个系统的噪声就多一分，相干时间就短一点，怎么在扩大规模的同时，把噪声压下去、把相干时间拉长，才是真的卡脖子。就像搭积木，搭到第十层还稳如狗，搭到第一百层，风一吹就散架，问题不是你积木块不够多，是你的搭建方法不对，地基没打牢。
量子计算不同比特保真误差对比示意图
不过话说回来，这两年的进展真的不慢。我记得五六年前，圈子里还在聊怎么把十个比特的相干时间拉长到1毫秒，现在已经能做到几百个比特，相干时间够做完一整套完整运算了。
很多人不知道，量子计算研究不是只有硬件一条线，软件算法这边也在凑思路。现在很多团队做适配噪声的算法，知道我们的量子比特有误差，那就专门设计算法绕开误差，先把现有的算力挖干净了用。说不定不用等完美的通用量子计算机造出来，我们就能用带误差的量子计算机解决一些特定问题——比如新药研发里算分子对接，或者材料科学里算催化剂的结构，这些问题经典计算机算起来要几年，量子就算有点误差，也能给你缩小几个方向，比科研人员瞎试强太多。
别神话也别棒杀，量子计算研究本来就是慢功夫
别神话也别棒杀，量子计算研究本来就是慢功夫
现在网上走两个极端，一种说量子计算马上颠覆世界，经典计算机都可以进博物馆了；另一种说量子计算全是骗经费的，一百年也用不上。两种都错得离谱。
哪有颠覆性的技术是十年就落地的？经典计算机从发明出来到走进普通人的客厅，花了快半个世纪。量子计算这种从根上改变计算逻辑的东西，怎么可能十几年就开花结果？
还有人说，量子计算研究就是富人的玩具，和普通人没关系。真不是。你以为现在做的研究，全都是为了造一台能卖的量子计算机？很多技术做着做着，就用到别的地方去了。比如现在成熟的量子传感，精度比传统传感高好几个量级，已经用到医疗成像里了，以后做早期脑部肿瘤检测，能比原来早半年发现，这不就是普通人能摸到的好处？还有量子导航，不用依赖卫星信号，在水下、地下都能用，这些都是量子计算研究带出来的副产物，早就开始落地了。
那天师弟吐槽完，掏出手机给我看他们实验室新做的量子芯片，指甲盖那么大，指甲盖还比它大一圈。他说这玩意儿得放在零下两百多度的低温恒温器里才能干活，我们每天的工作就是调参数、测噪声、改设计，一天下来能把误差降个0.1个百分点，就够写论文庆功了。
媒体喜欢吹“弯道超车”“颠覆性突破”，投资人喜欢讲十年改变世界的故事，我们做研究的，就只想把今天的坑填了，明天的路铺好。哪那么多惊天动地的大事。
走的时候桂花味又飘过来，师弟说其实我挺乐观的，说不定再过二十年，就能用量子计算机帮我孙子算奥数题。我笑他想太远，他说本来搞基础研究就是给未来铺路，今天铺一块砖，明天铺一块砖，走着走着不就有路了？
对哦。量子计算研究本来就是这样，它没那么神，也没那么烂，就是一群人在黑暗里慢慢摸，摸对了一步走一步，它还在学走路，你不用急着吹它飞上天，也不用一棒子打死说它走不动路。它就在那儿，慢慢长着呢。