在理论上，如何制造一台量子计算机？

如果计算机的体积在将来要进一步变小，计算机元件的尺寸也会相应变得非常之小。不过，当计算机微型化发展到一定程度时，就必须用新技术来补充或取代现有的技术。80年代初，经过美国阿贡国家实验室的研究，证明了一台计算机原则上可以以纯粹量子力学的方式运行。由于微小的粒子(如原子)只能以分立的能态存在，当原子从一个能态变到另一个能态时，要吸收或放出光子，而量子波又具有迭加性，一位量子信息只有两种可能情况中的一种，类似于数学的二进制。研究人员利用粒子的自旋转，成功地进行了简单的两位量子的逻辑运算。实验证明可以建立通用量子逻辑门(NOT、COPY、AND)，再通过光纤把这些量子逻辑门连在一起，穿过光纤或单个光子能够把信息位从一个逻辑门运送到另一个逻辑门。这样，在理论上就可以成为一台量子计算机了。

　中国制造出了世界上第一台量子计算机，通过大量的量子计算，能够大规模地模拟复杂的物质系统，其中可能包括完整的生物体，甚至人类。

这些说法听起来似乎很疯狂，但是谁又能证明，我们不是被模拟出来的呢？

那么我们被“模拟”的概率有多大呢？

我们来假设一下：如果比我们高级的智能生物有一台非常强大的计算机，他能够模拟出太阳系那么大空间中的每一个粒子，那么我们又有什么理由否定，他们不会试图模拟一下人类呢？

电脑是世界上最伟大的发明，因为从某种意义上来说，电脑可以通过人类“编程”的手段，写出一段段的程序，从而建立一个个的虚拟世界，这就提供了我们被模拟的可能。

在美国自然历史博物馆举行的艾萨克·阿西莫夫纪念辩论会上，有人提出“人类在别人硬盘上运行的计算机程序的概率是50%。”这一观点得到了很多人的认同。

有人指出，现代网络游戏中的很多虚拟世界和我们人类世界一样，他们在物体形态上与我们相同，只是因为收到技术高低的限制，他们的社会行为和现实生活中的人有较大的差别。

既然，我们可以创造出虚拟世界，那么相同的道理，未来超智慧生物也有同样的能力，所以我们很有可能就是他们模拟出来的生物。

支持这一虚拟理论的还有牛津大学的知名哲学家尼克·博斯特罗姆教授，他提出，拥有强大计算力量的先进文明可能会在计算机中模拟他们的祖先。

而且他们可能有能力同时运行许多这样的模拟，这就意味着宇宙中绝大多数的意识实际上是这些模拟程序里的人造意识，而不是祖先原本的意识。所以，简单的统计显示我们极有可能也是这类模拟出来的意识。

随着科技的发展，人工智能将在不久后出现。伴随着人工智能的不断升级，智能机器人不可能一直被人类所驱使。或许未来的某天，智能机器人会与人类之间将爆发战争，而拥有血肉之躯的人类远远不是智能机器人的对手。

智东西（公众号：zhidxcom）

文| 温淑

最近，中国量子计算第一创企 合肥本源量子计算 科技 有限责任公司捷报频传。就在两星期前的9月12日， 本源量子迈进公司成立第四个周年，同时重磅发布了全国首个超导量子计算云平台 。

利用超导量子计算云平台，用户可以借助手中的终端设备编写程序，远程使用量子计算机的算力， 标志着本源量子距离实现“推动中国量子计算事业产业化发展”的目标更近了一步 。

超导量子计算云平台发布会结束后，智东西与本源量子副总裁、核心管理团队成员张辉取得联系并进行了深度对话，听他讲述本源量子背后的成长故事。

本源量子副总裁、行政与人力资源总监-张辉

在原定采访时间到来后稍许，张辉在视频会议软件的另一边坐定。他边摘下口罩边连连表示歉意：“实在是不好意思，公司最近太忙了。”

对于本源量子来说，2020年有别样的意义。这一年，公司迈进第四个周年，团队规模攀升到接近100人；产品上，除了最近全国首发的超导量子计算云平台，今年12月还将把半导体体系的量子计算机“悟本”接入云平台；接下来的10月份，公司将进行价值三亿人民币的A轮融资，另外，本源量子计划在明年完成五至六个亿人民币的B轮融资。

尽管如此，在张辉的脸上很难看到疲惫。“最近我们技术和业务方面都非常忙碌，（因为）我们技术上突进得很快。”他说。

脱胎于中科院量子信息重点实验室，本源量子成立时间刚满三年，但已经成为我国量子计算领域的领军企业。张辉自己，不仅是中科院量子信息重点实验室的博士毕业生，而且本科、硕士阶段都就读于中科大。

但实际上，从2008年博士毕业，到2019年正式加入本源量子之间这十余年的时间里，张辉并未直接从事量子计算相关的工作。

在张辉看来，本源量子的成立，意义不只是中国量子计算商业化迈出第一步，还是他自己与量子计算的一场“久别重逢”；本源量子今天的成绩，除了是中国量子计算商业化发展的一个缩影，也是张辉本硕博9年学子生涯的回响。此外张辉称，除了他自己以外，还有不少“师兄弟”都聚集在本源量子。

这家成立仅三年的创企，到底有什么吸引力？今天，智东西与你一起，走进张辉与量子计算阔别和重逢背后的故事，解读这家成立刚满三年的创企，是怎样承载着几代人对量子计算的愿景坚毅前行。

把目光转回2008，张辉从中科院量子信息重点实验室博士毕业那一年。放眼望去，整个大陆没有一家量子计算企业。张辉说：“我们这些早期的毕业生，除了极个别的留在实验室继续做科研，其他人基本毕业就失业了。”

相比当时中国的商用量子计算领域的一片空白，欧美的玩家已经开始布局这个有着巨大潜力的新兴领域。比如，2006年，谷歌就搭建了量子AI团队，开始对量子计算机的 探索 ；另一量子计算巨头IBM的的研究更是可以追溯到上世纪90年代，1998年，IBM研究人员Issac Chuang等人利用氯仿核磁共振实现了两个量子数据位的量子搜索实验，成为量子计算的第一个演示实例。

“量子计算”之所以受到国际 科技 巨头的青睐，是因为其强大的并行运算能力。

量子计算是指遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。从原理上来说，经典计算通过控制晶体管电压的高低电平，从而决定一个数据是“1”还是“0”，对应的是经典比特。而量子计算机使用的量子比特，能够同时具备0和1的两种状态。

理论上，拥有 50 个量子比特的量子计算机性能就能超过目前世界上最先进的超级计算机 “ 天河二号 ” 。

2008年，国际上量子计算领域的兴起初现苗头，张辉却一脚踏进“毕业即失业”学生的队伍。他说：“当时在量子计算这方面，也不是没有继续做研究深造的机会，但是我想接触 社会 上的东西。”

毕业后，张辉回到老家上海，放下“量子计算高材生”的光环，开始从零到一地接触金融服务投资、园区招商、智慧生鲜等领域。张辉不无幽默地说：“（当时）做过的行业很多了，反正经过科大9年的培养，我们这些理科生学东西还是很快的。”

就这样，博士毕业后的张辉，进入了上海的一个园区招商部门。张辉坦承，当时曾想到自己可能还是会回到量子计算的领域，但他没想到的是，这场回归是在近乎10年之后，更没想到自己曾挥洒青春的实验室团队直接成立了公司。

就在张辉在商业领域摸爬滚打的同时。另一边，2013、2014年左右，中科院量子信息重点实验室的领军人物、也是我国量子计算领域第一梯队的一线研究者郭光灿院士、郭国平教授敏锐地意识到，中国的量子计算与国外的差距已经开始显现。

究其原因，一方面，国外 科技 巨头推动量子计算工程化的时间较早，2011年，加拿大的D-Wave系统公司就发布了“全球第一款商用型量子计算机”；而在那时的中国，量子计算仍旧是实验室中的项目。另一方面，中国的科研体制决定了，大多数像张辉一样的量子计算人才毕业后就面临着转行和做科研“二选一”的情形，科研成果难以传承。

就像张辉描述的：“‘前浪’做了五六年研究就毕业了，‘后浪’又要从头再来，所以那时候 我们实验室的工艺技术就一直停留在五六年的水平 ；但是谷歌、IBM就可以直接吸纳实验室的人才，让他们毕业后继续研究，所以 他们在人才和工艺技术方面已经积淀了 10 年以上的时间 。”

为了让中国不至于在量子计算的赛道上缺席，郭光灿院士、郭国平教授开始寻找解法。最初，他们希望由国内领先的 科技 企业来挑起大梁。2015年，郭光灿院士、郭国平教授接触了一些国内领先的 科技 企业。但遗憾的是，这些企业普遍认为量子计算的时代要到10年、20年后才会到来，无一愿意在2015年做出行动。

左二-郭光灿院士；左三-郭国平教授

寻找企业支持受阻，两位教授推进量子计算产业化的计划一度搁置，直到2017年，事情才出现转机。在一次党校学习的机会中，郭国平教授偶然结识了合肥高新建设投资集团董事长蔡霞和哈工大机器人集团董事长王飞。从郭教授的讲述中，两位投资人意识到了量子计算产业的巨大潜力以及中国量子计算产业化基础的贫弱。最终，这两位投资人为本源量子作出了两亿人民币的估值，并在种子轮为本源量子投资了3000万人民币。

但是，对于郭光灿院士和郭国平教授来说，打通了资金的障碍还远远不够——两位教授深耕技术多年，并不擅长企业运营，而从 社会 招聘渠道接触到的职业经理人又缺乏对量子计算领域的认知。

但好在，这正为在商业运营和投资领域打拼了近十年的张辉提供了用武之地。

2017年九月份，郭光灿院士和郭国平教授找到了张辉。当时的本源量子刚刚起步，内部管理工作尚不复杂，但外部对接融资等事宜较多。就这样， 张辉先以本源量子“编外人员”的身份，帮助本源量子对接外部资源。

到了2019年上半年，本源量子团队日益壮大，迫切需要更加专业化的运营管理。在这时，张辉主动提出想要正式成为本源量子的一员。

张辉说：“当时郭老师担心把我们这些已经相对稳定的学生叫回去创业，开不了高工资又背井离乡。但对我来说，本源的梦想是我的梦想，比做任何一份事业都有意义和价值，我要选一份可以余生倾尽全力去拼搏的事业，量子计算是不二的选择，也是我们国家最需要我们的地方。”

2019年6月份，张辉正式入职本源量子。他提到，除了自己以外，许多中科院量子信息重点实验室的早期毕业生都陆陆续续回到了这个领域。

“我们几个年长一点的师兄，在 社会 上有一些阅历和资源，我需要为本源量子贡献的是做好支撑的工作。我们都是在为了国家的量子计算事业而努力，从我的角度来说，我们（不论深耕技术还是商业运营）做的是一件事情。”他说。

2017年9月11日，本源量子正式成立，成为中国量子计算领域的第一家创企。至今，本源量子已经迈进第四个年头。

在过去的三年里，本源量子的进展不可谓不迅速。就像张辉说的，本源量子不仅要为中国的量子计算保留和培育人才，更要“死死咬住”国际量子计算领域的第一梯队。

从人才规模来看 ，本源量子的人才队伍从2017年的十几人、2018年的二三十人，攀升到2019年的五六十人。张辉称，目前，本源量子的规模即将突破百人，预计到2021年将达到150 200人。另外，在本源量子团队中，研发人员占比超过75%。

本源量子量子芯片部工作人员在微纳加工室内

本源量子的规模不断壮大也让张辉感到自豪。近些年来，国内的 科技 企业开始把目光投向量子计算。仅2018年一年，百度成立了量子计算研究所、腾讯成立了量子实验室、华为聘来南方 科技 大学物理系教授翁文康担任量子计算软件与算法首席科学家。

张辉说：“相比较来说，这些企业资金比我们充足，但本源量子在量子计算人才上占据着优势。”

从推出产品的步伐来看 ，经过约两年的攻关，本源量子已经研发出 分别基于半导体和超导两种技术路径的量子计算机原型机 “ 悟本 ” 和 “ 悟源 ” ，2019年8月6日，这两款原型机落地于合肥高新区内的本源量子计算体验中心，这也是 国内首家量子计算教育科普基地 。

“悟源”量子计算机线路细节

就像传统计算机的核心部件是CPU，量子计算机的核心部件则是量子芯片（qCPU）。由于量子计算体系尚处于初级阶段，各国研究者正从已知的多种能产生量子效应的物理体系入手，试图找到打造量子芯片的“最优解”。

目前，量子芯片的物理制备体系有超导量子体系、离子阱体系、半导体量子点体系、光量子计算机体系、中性原子体系、拓扑量子体系等。其中，超导量子体系和半导体量子点体系是较为成熟的两种技术路径，也是本源量子深耕的两条跑道。

张辉说：“其实在中科院的实验室里，研究量子计算的人才并不是仅聚焦于超导和半导体这两条路径，做光学体系的、做离子阱的都有，只是我们把做超导、半导体体系研究的这部分孵化成立了公司。”

在量子计算领域，超导量子体系、半导体量子点体系在工艺制程、操控等方面具备一定的关联度，被统称为固态电学器件。张辉称：“我们认为，在一定程度上，选择的这两条路径可以互相补充和促进。”

目前，半导体体系的“悟本”量子计算机原型机搭载的是代号“玄微”的第二代硅基自旋二比特量子芯片；超导体系的“悟源”量子计算机搭载的是代号“夸父”的六比特超导量子处理器。

夸父芯片实拍图

值得一提的是，本源量子研发的量子计算机，从EDA软件到封装测试，全部都具有自主知识产权。张辉说：“我们的玄微和夸父芯片，从怎么设计、怎么长晶、芯片怎么封测，全是本源量子从0到1去构建的。”

今年 9 月 12 日，本源量子发布了我国首个超导量子计算云平台 ——接入“悟源”超导量子计算机，标志着我国距离量子计算的商用化再进了一步。

量子芯片与经典芯片的一大不同，在于量子芯片需要在接近绝对零度的极低温条件下工作。也就是说，一台量子计算机不仅需要搭载量子芯片和量子测控系统，还需配备制冷系统。这导致现有量子计算机的体型巨大，也成为量子计算机短时间内难以“飞入寻常百姓家”的一个原因。

制冷机内部

以“悟本”、“悟源”为例，这两台量子计算机原型机，占据了一个长、宽、高分别为12米、8米、4米的实验室。

而通过云平台，用户可以借助手中的电脑、手机、平板等设备进行编程，“远程”借助量子计算机的算力运行程序。

我们得知，今年12月，半导体体系的“悟本”量子计算机也将接入本源的量子计算云平台。

尽管本源量子进展神速，但张辉预计，面对量子计算这块大国“必争之地”，中国与美国，已经拉开了4 5年的差距。

而在这背后，是人才、资金、基础教育、制造等方面的不足。

谈到人才，张辉直言“非常缺”、“特别缺” 。“我们作为一个创业团队，三年时间达到100人的规模，已经可以说是比较大的体量了。但是实际上我们（的人才数量）远远不够，我们非常缺人！另外我们要咬住国际量子计算的第一梯队，人才质量也要不断的优化和调整，所以人才这块可以说是特别缺！”他说。

在张辉对于人才的焦虑背后，是中外量子计算人才规模的差距。张辉分享了一组2018年的数据：当时美国白宫统计，全球一线做量子计算的人才不超过1000人，而中国的相关人才数量不到100人。张辉苦笑：“你可以想到了，这不到一百人可能有一半在中科院，剩下的在北大清华南大浙大等等。我们只有几十人能干这个事，在那个时间点美国可能占了这个人数的一半以上吧。”

另外，目前中国的教育体系中，本科并没有开设明确面向“量子计算”的学科。因此，本源量子采取了吸纳“1/2人才”的策略，以保证人才的增速。张辉解释道：“就是我们招一些学计算机的人才，来教他们物理学；或者我们招一些物理学的人才，来教他们计算机。这样他们一边跑，我们一边带着学。”

这种“教育”的基因也成为本源量子的特色。我们得知，除了2019年在合肥落成的量子计算科普教育中心，本源量子还有专门的教育和宣传部门。

教育方面，2019年三月，本源量子教育云平台上线，同年九月，本源量子发布了国内第一部专业的量子计算与编程教材《量子计算与编程入门》。

本源量子编写的量子计算专业教材

宣传方面，本源量子成立了一个四五人规模的宣传部门，日常会完成和分享漫画、短视频形态的科普作品，帮助大众加深对量子计算的认知。

本源量子官网上的宣传漫画

采访中，我请张辉用一个比喻描述一下量子计算。他说：“如果去对照经典计算的发展 历史 来说，现在量子计算机就相当于处于电子管时代的经典计算机，连晶体管时代都还没到。”

在量子计算尚处于初期的背景下，要在习惯于接受经典信息的大众脑海中构建起量子物理的世界，势必任重道远。

但张辉强调，培育量子计算人才是本源量子的初心。张辉说：“就像本源量子两位创始人说过的，我们做好了成为先烈的准备。就算有一天本源量子不在了，但是本源量子培养出来的人都还在！”

从2008年到2020年，时间的齿轮转动过12年，张辉兜兜转转，终于回到了“量子计算”这个出发点。在张辉这朵奔流向海的“浪花“背后，国内量子计算产业环境亦发生了变化。

2017年，“十三五”国家基础研究专项规划，正式将量子计算机列为“十三五”器件中，“事关我国未来发展的重大 科技 战略任务”的首位。同年，“十三五” 科技 军民融合发展专项规划中提到，要推动包括量子计算在内的新一轮军民融合重大 科技 项目论证与实施。

另外，相比2008年量子计算“一片空白”的情况。目前，在企业征信平台“企查查”上搜索“量子计算”关键词，搜索结果显示，共有717家符合条件的企业。

在中国的量子计算的浪潮中，本源量子以及涌现出的各类企业，既引领着“浪潮”向前奔涌，也在“浪潮”中不断成长、成熟；国家、科研工作者、 社会 各界对国产化重要性认识的提升，共同推进着量子计算、5G、人工智能等每个新兴技术领域的发展。

这一次，面对各类有望带来 社会 根本变革的各类新技术，中国将不会像当初错过经典计算的风口那样，再一次缺席。

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