算力之争，国力之争。很多人盯着超算TOP500排名变化，这是经典计算技术集大成的比拼。但经典计算在很多领域遭遇瓶颈。
未来算力之争会不会转移到量子计算？
它与人工智能的关系是什么？
未来的应用前景如何？
中美之间，差距几何？
我们与图灵量子创始人金贤敏教授探讨了上述问题。图灵量子成立于2021年2月，脱胎于上海交大集成量子信息技术研究中心，成立仅一年，即快速完成三轮大额融资，累计5亿多元人民币。金贤敏于2003年进入中国科学技术大学，师承潘建伟院士；毕业后赴英国牛津大学，师从英国国家量子技术计划（NQIT）中心主任Ian Walmsley，进行4年光量子芯片和量子计算研发。
Q = 未尽研究
A = 金贤敏
Q：近日，中共中央政治局委员、国务院副总理刘鹤有一个关于数字经济的讲话，大家非常关注。里面有“全球数字经济正呈现智能化、量子化”的提法。以前我们都是听到要发展量子技术，这个量子化，既然加了“化”字，一定是往应用的方向发展了。我们想请教一下金老师，您怎么理解这个“化”。
A：“量子化”这个概念，我们理解为“量子+”，把量子技术的特点与能力，植入到各行各业里，为它们带来影响。当然，量子化还处于早期萌芽阶段。不过，即使是在“早期”阶段，其实已经带来了很多影响力。
业界已经达成共识，电子计算在摩尔定律下濒临极限，经典计算已经遇到不可突破的技术瓶颈，大数据和人工智能等行业对算力的需求激增，急需全新的计算范式。
再比如网络安全问题。随着物联网、工业互联网的发展，越来越多的行业面临着重大风险。我自己早在20年前研究新兴的量子通信技术，主要就是意在促进甚至突破性解决这些问题。
还有就是传感器的测量精度。现在各行各业用到的测量精度，都是传统经典的定义的。传统测量的极限，在量子技术下是可以跨越的，达到海森堡极限。
以上，都是“量子化”的机会。
Q：图灵量子现在所做的事，如何体现这一点？
A：图灵量子以量子计算为主，人工智能为辅，然后基于这些底层技术去做应用。我们的光量子芯片，从流片到封装，都是独立自主完成的。这是我们最硬核的技术底色。但商业化公司，光技术硬不行，还得经营得好，进而实现赋能百业、利国利民。
图灵量子至少一年前就开始布局“量子化”，主要就是人工智能、金融科技、生物医药和医疗数据分析这四大方向。每个板块，我们都招募了相关行业内的专家，将量子科学与行业充分融合，用算力、算法等去解决相关领域的痛点。这个团队，我们称为算法应用团队。
Q: 量子化与智能化是什么样的关系？存在交叉？
A：对，量子计算可以给人工智能和大数据赋能，但同时，也可以和它们协同。比如，在生物医药领域，只有量子计算和人工智能相结合，从量子计算的底层去训练数据和优化结果，才能更好地编码和解码生物信息。
Q：您以前在英国的时候，圈子里的朋友创办了现在量子计算领域估值最高的一家公司PsiQ。现在中美两国的差距如何？
A：PsiQ的创始人Jeremy Opien（时任英国布里斯托大学教授）其实长我一辈，与我在牛津大学时的合作导师Ian Walmsley是同一个辈分。我们两个团队，都是世界上最早开展光量子芯片研究的团队。
在量子科技领域，量子通信方向中国领先一些。但是这个领域相对窄一些，国外的研究和商业化方面也相应少一点。未来的PK，主要还是在量子计算领域。在这个领域，美国还是要比我们领先一点，但差距不是非常大。
Q：之前兰德有份中美量子技术对比的报告，提到美国的谷歌、IBM、霍尼韦尔等巨头都在投入，中国主要是大学在搞研究，投入也多来自政府。中国的科技巨头企业投入程度怎么样？
A：中国巨头企业其实也都在推进，但是下的决心还不算大。不光是量子计算领域，我觉得对于顶尖的颠覆性的高科技领域，我们确实应该反思。此外，以短期收益、甚至是暴利为发展目标是不可取的。
这类技术需要时间去迭代，抢占先机十分重要。光刻机领域的ASML就是前车之鉴。打个比方，如果在整个技术的迭代过程中，ASML的花费远未达到1000亿美元，但一旦取得重大进展，我们花1000亿甚至更多，也很难做到，这无疑就形成了芯片制造的卡脖子技术。
2014年，我选择回国时，英国已经有很多量子计算初创公司了。到了2019年时，国外已经形成了一些产业化生态，主要是科研驱动的生态，慢慢做起来了。
我现在觉得，自己当时有点太保守了，应该再早一点下场，来参与这场科技竞争。有一种说法，做研究要带有一点贵族气息，就是对梦想的追求，要定得更高更远一些，更纯粹一些。
硬科技的发展需要时间，但未来成长空间巨大。越是卡脖子的技术，就越能形成长久竞争力。近年来，我们国家越来越强调科技竞争力，也加大了对量子技术这样硬科技的投入。这是我们和众多硬核科技从业人员和企业的机会。
中国量子科技发展速度很快。可以说，我们用一年时间走了别人五六年才走完的路，我们有高校研究的技术底蕴。图灵量子的背后是我们上海交通大学研究团队的长期研究积累，投资人也很认可这样的技术背景。
不过，也要意识到一点，目前的投资力度还不够。比如，前面提到的PsiQ下场很早，但是截止到2021年已经融了6.5亿美元，估值在30亿－40亿美元。当年，牛津大学与布里斯托大学一起申请政府在光量子领域的奖项，牛津大学Ian Walmsley团队最终胜出，并获得1亿英镑的支持。同为最顶尖的研究团队、科班出身，图灵量子现在的估值和他们还有很大差距。
但其实，彼此之间在实力上的差距，没有估值上的那么大。大家各胜一筹。
Q：他们提出了量子计算要“Useful”的概念。这是出于营销的考虑，还是确实技术要跨越到那个阶段了？
A：很多初创公司不喜欢Useful这个词，因为很普通。我倒是蛮喜欢，很实在。
前两年，光子路线和超导路线分别实现了量子霸权。也就是在某个特定问题上，台式的量子计算机可以打败超算了。
未来五到十年里，都是中等含噪量子体系（NISQ）的时代，这也就是有用为王的时代。在这个时代，量子计算机不管是在能耗、算力，还是精准度方面，至少要能有战胜电子计算机的地方。哪怕是专用量子计算机，也必须要在某些指标上战胜电子计算机，否则就没有存在的价值。
Q：有人提出了百万量子比特的计划。大家都在竞争量子计算，竞争的衡量标准是什么？就像摩尔定律一样？像芯片一样用几个纳米来算的？量子计算的竞争，量子比特是这样一个类似的特殊指标吗？
A：是，但也不完全是。光说量子比特，其实有点误导。确实，这个指标对老百姓来说更好理解，大家已经理解了比特这个概念，说量子比特数，大家数一数就行，甚至小商小贩都能数。但量子比特只是描述量子规模的一种方式。
量子计算有些是基于量子比特的，有些是基于多量子模式的。量子模式，有两个模式的，有多个模式的。光量子路线就擅长多个模式的方案，上百个模式都可以，那样就是非常大的量子态空间。
所以，描述量子计算最好的方式其实是量子态空间的大校有个专业名词比较难记，叫希尔伯特空间。
这个空间的大小的计算方式，是指数级的。有M种模式，底数就是M；有N个粒子数，就相当于N次方。所以，可以想象一下，这个系统要做的特别大，达到M的N次方，既可以把M做的特别大，也可以把N做的特别大。
但如果只是靠提升粒子的数量，那成本太高。比如超导路线的量子计算，我们都知道它需要构建昂贵的制冷系统等外部设施。按照目前的研制水平，打造100个量子比特，可能就需要上亿元人民币的科研经费，同样的研制水平下，若只是靠提升粒子的数量来实现100万个量子比特，成本可能高达1万亿元人民币。这简直太疯狂了。
另一层面来说，就迈向百万量子比特时代而言，我们认为，光量子是相对其他路线最优的，是唯一可以在室温下进行芯片化大规模集成的技术路线。今年年初，图灵量子已经实现了128个量子光源的单片集成，每个光源输出2个光子，也就是256个光子。光量子的物理可拓展性比较好，我们保守一点，按照超算中心的模式，不断叠加，只需要几千个256，就可以达到百万量子的目标，差不多等于或小于超算中心的成本。
我估算，耗资几亿元人民币，就能把物理硬件构建出来。当然后面要有效发挥作用，还要不断地优化调整，还有很多关键技术细节要攻克。
Q：美国量子计算已经进入云计算领域，是研发驱动的，还是应用驱动的？
A：国外公司下场时间比我们早四五年。研发机构和大公司对量子计算研发平台的需求很强烈。它属于研发驱动，主要是训练算法和找到量子计算的不可替代性。
在某些领域，量子计算已经实现经典计算机不可替代的能力。这个能力已经被挖掘出来了，包括谷歌、IBM，都挖掘了类似能力。所以这个市场和服务是真实而且非常庞大的。IBM已经在全球布置了20台量子计算机，每天有几万个应用的需求。
在我们还没看到量子计算的前景时，谷歌和AWS就已经在全球范围内部署量子服务平台，为研发和应用服务。这个生态非常庞大。
未来，如果国内的同行们不能牢牢咬住，不能代表中国去跟他们竞争的话，我担心光量子芯片最后的结果，很可能也会像光刻机一样，始终慢半拍、受人牵制。
Q：中国也在建设数据中心和东数西算，其实就是建立新一代的高效的算力基础设施。国家可能会考虑把量子计算放进去吗，或者说，从你们的角度，会这么去布局吗？
A：我们也在努力推动。刚才我们也算了一笔账，百万量子比特的光量子计算机以较低的成本是可以实现的。未来无论是驱动科研，还是发掘应用潜力，大家都可以上去试试。
基础研究代表了创新的潜力。量子计算在全球竞争中的地位，国家和各级政府给予的支持很重要。一路走来，图灵量子有幸得到了多地政府相关部门的关怀与大力支持。
我们也关注到一个比较重要的现象，从慕尼黑到马里兰，目前全球已有27%的高性能计算中心在使用量子计算。中国暂时还没有，我们也应加快拥抱新事物。
新事物发展，有其优越性，也有不完善的地方，因此总会伴随一些正面或负面的声音。我们要采取积极、正向的态度去拥抱，同时科学、谨慎地对待。
Q：新事物的发展总会伴随流言蜚语。这也是我们想了解的一个问题。确实，在现实中，量子计算也遇到了各种各样的说法。美国有两家量子计算公司上市了，其中一家IonQ，被做空机构蝎子资本盯上了，做空报告列了十几宗罪，比如大学教授玩票创业等。IonQ也做了一些澄清。您怎么看？
A：我觉得有一定的道理，比如，创始人要All In到里面去。但也有不合理的地方。对于这种前沿的顶尖的领域，需要能够沉得下来的大学教授，作为后盾支撑，不然就很难推进硬科技发展。图灵量子背后的高校资源，目前就能很好地做到产业与创新的互动。
事实是，量子计算领域，存在有一些投机主义者，以为拿了一笔钱，招募一批人就可以了。其实，就是大家常说的草台班子，经常会陷入错误的方向，或者在一个非常小的Know How的问题上卡住，卡很长时间。
做空报告中有些质疑本身是有道理的。比如，商业化是不是打通了？我觉得提问本身是对的，技术就是要落地的，但是也分不同的发展时期。顶尖的早期科技公司，像SpaceX，最开始几年，其实也没拿到订单。没有产品或者产品还不成熟，你说SpaceX有没有价值呢？肯定有价值！
Q：现在图灵量子也拿了投资人超5亿元人民币的融资。那你们现在有没有来自投资人的压力呢？
A：没有。特别是在营收和应用落地具体时限方面，我们的投资人没有给我们压力。我们的压力来自自我施压。我们现在一路狂奔，无论是技术研发还是应用落地。
图灵量子现在也有接近150人，和10个月前PsiQ差不多。不过博士的比例我们暂时比PsiQ要低一些，这在一定程度上受客观条件的限制。但国人的勤奋和智力方面，我们完全有自信。
剩下的关键就是战略和定位。我们对硬科技的追求，不能也不会退步。我们要给自己一个比较高的目标。
Q：硬科技是需要长期去做的，是不是这个领域现在还不大适合上资本市场？
A：美国公司的资本风格和我们不一样。美国上市，主要还是SPAC上市。
图灵量子还需要两三年的时间去打磨产品和应用落地。市场的打开也有一个过程。现在还不是上市的好时候，即使有条件上，我也不会上的。我们还是要脚踏实地建好产品体系、技术护城河和产业应用生态。
