下一個科技拐點離我們有多遠

捕獲拓撲量子計算的完美選擇「馬約拉納費米子」、實現高效量子存儲器、研製量子光學晶元、開始建設量子通信網、即將發射量子衛星，近年來，中國科學家開始在量子信息科技領域不斷取得突破。那麼，下一個科技拐點是否正悄悄走近？

7月17日，中科院「SELF格致論道」講壇首次登陸上海，聯合墨子沙龍，在上海浦東圖書館舉辦了一場主題為「未來·已來」的科技演講大會。觀察者網全程參與直播，並在現場向大會嘉賓提問「科技拐點」何時到來。

在上半場圓桌對話環節，來自潘建偉院士量子信息團隊的中科大教授陳宇翱、陸朝陽，國家大科學工程HT-7U超導托卡馬克實驗負責人李建剛院士，阿里巴巴集團技術委員會主席王堅等嘉賓，都就「科技拐點」的問題談了自己的看法。此外，觀察者網在活動開始前獨家專訪了找到馬約拉納費米子的上海交通大學教授賈金鋒，詢問中國在量子信息方面的研究成果是否可能在將來迎來一個「科技拐點」，從回答看，他對中國的科技突破持樂觀預期。

與科技大咖聊「科技拐點」

觀察者網：各位科學家大咖大家好，我想問一下關於科技拐點的問題，大家今天講了很多都是高大上的東西，現代科技革命的話題也很熱，各位從各自的領域，或者說您觀察整個科技的發展來講，您有沒有感覺到科技拐點的來臨？科技拐點到底是在我們的身後了，還是我們正在接觸的過程中？會以什麼樣的形式作為一個標準，例如人工智慧通過了圖靈測試，還是核聚變通過了成功的應用。請問這個科技拐點是在我們的身後還是身前，或者它可能是什麼？

王堅：我自己覺得談不上科技拐點，就看怎麼定義這個科技，但是我自己覺得，如果剛才講的東西，互聯網的數據都是現實的，計算是個科技拐點，這個拐點如果從科學角度講的話，量子現象為計算所用真的是個拐點，給大家一個直觀的感覺，這個東西到底對你發生了什麼事情。大家想一下，你今天有沒有問題需要你用一千倍的計算才可以做完，當今天每一個人做的事情都是需要用原來一千倍的計算能力才可以做完的，那我覺得科技到了一個拐點，我們的發展也到了一個拐點，這是我自己的理解。因為今天的科技無法隨隨便便給你提供一千倍的計算能力，人的創造力也會同樣因為這個而會發生非常大的變化。我想世界是到了一個拐點，這個拐點就像我們過去要花四個月時間才可以從亞洲到北美洲，今天可能是十個小時。這個拐點我是看到了，但是在哪個點上突破，還是比較相信在量子計算理論這個技術上突破，我自己是蠻期待的。因為相信傳輸速度能超過光速，這個好像很遙遠，但是計算能力有這樣的突破我自己是非常期待的。

李建剛：個人的理解拐點應該很快了，應該在一百年之內都會有些重大的拐點。科技發展無非就是那麼幾類，能源、環境、生命、健康、信息，加上一個材料。你可以想像有朝一日聚變能實現了，能源不用擔心。那麼同時它也對環境產生很大的變化，如果說我們的信息用量子計算能夠知道哪一個細胞是不對的，給你算一算把它拿掉，你就可以成為150歲、200歲的生命，你可以想像是什麼樣。有時候我在想這樣一個事情，人類是否需要發展這麼快，我不知道怎麼回答，很抱歉。

陳宇翱：這個問題確實很難回答，因為所謂的拐點並不是唯一的。回首科學發展史，在牛頓力學剛剛出現的時候，大家覺得這個太美妙了，宏觀的的比如行星的運動，微觀的空氣分子的運動，都可以用一個公式計算出來。很多人都覺得發展到（那個程度）科學研究已經沒什麼意義繼續下去了，有一些唯心主義的人就覺得是不是大爆炸的時候都已經決定了這些事情。有些科學家都很絕望，甚至都自殺了。後來量子力學發展起來，也是因為20世紀初兩朵烏雲，一方面給科研一些新的現象，也讓人發現需要新的突破。所以在我看來，你回過頭看，確實百年內會有所謂的拐點，但是只會像指數增長一樣越來越快，我們到底需不需要這麼快，先不去講它。包括我們數據的積累也是，現在一天積累的數據可能是以前所有積累數據的總和。也許說量子計算出現在五十年內給大家帶來一個拐點，再往後會有新的突破，人類對這個需求永遠貪得無厭，拐點始終是新的起點，而不是終點。

（註：19世紀末，英國物理學家威廉·湯姆生提出，物理大廈已經落成，所剩只是一些修飾工作，只剩下兩朵烏云：邁克耳遜－莫雷實驗與「以太」說破滅、黑體輻射與「紫外災難」。20世紀初，普朗克提出能量是一份一份的，解決了第一朵烏雲，愛因斯坦提出光量子理論，解決了第二朵烏雲。此後物理學的發展迎來爆發。）

（主持人）陸朝陽：再次感謝三位嘉賓非常精彩的點評，總是有大拐點和小拐點的，就像一個曲線裡面有些拐點很明顯可以看到，另外一些你可能需要放大之後才能看到，這就是我們前面講的第一個問題積累。在一些不斷的小拐點的積累之下，是非常有希望能夠在科技領域出現一些大的拐點，讓我們的社會生活更加美好。

與賈金鋒教授聊「馬約拉納費米子」

賈金鋒

今年初，上海交通大學賈金鋒科研團隊在實驗室里成功捕捉到了一種物理學家尋找多年的神秘粒子——馬約拉納費米子。這種粒子既是困擾物理學界80多年的正反粒子同體的特殊費米子，也是未來製造量子計算機完美選擇對象之一。

賈金鋒教授在本次SELF演講中表示：「量子計算非常有用，速度非常快，但並不容易實現，其原因之一就是量子比特糾纏會有很多噪音雜質的影響，而拓撲量子計算可以利用它的拓撲性質，來保護量子不受干擾，而馬約拉納費米子的發現向拓撲量子計算邁進了一大步」。

觀察者網：除了馬約拉納費米子，有沒有別的粒子可以用於量子計算？

賈金鋒：是這樣的，量子計算其實是很多種方法，都可以製造量子計算。馬約拉納費米子是製造拓撲量子計算的一個最佳選擇。因為拓撲量子計算完完全全是人們想出來的這麼一個東西，而且拓撲量子計算必須需要一個叫做任意子的東西，任意子其實在自然界中不存在，而馬約拉納費米子就是現在找到的唯一的一種任意子，所以我們說它是製造拓撲量子計算的一個最佳的選擇。

觀察者網：為什麼馬約拉納費米子會發生正反粒子同體的特殊現象，也就是為什麼沒有發生正反粒子在一起就會湮滅的現象？

賈金鋒：對，我知道你說的意思。一般人認為正反粒子碰在一起就會湮滅掉，馬約拉納費米子是正反粒子同體的，如果兩個馬約拉納費米子碰在一起也會湮滅掉，確實有這個現象。但是我們找到馬約拉納費米子，我們必須在空間上把它給分開，不能讓兩個馬約拉納費米子碰在一起，兩個馬約拉納費米子碰在一起確實會湮滅掉。

觀察者網：您和合作者花了七年才找到馬約拉納費米子，那麼主要的困難是什麼？您們當時為什麼會選擇在拓撲超導體裡面找，因為之前有人說暗物質啊，中微子裡面都有可能會有馬約拉納費米子，您們是不是都試過，是怎麼找到的呢？

賈金鋒：我們找的這個馬約拉納費米子，和暗物質、中微子那個是完全不同的，我們找的是一種准粒子，它只能在拓撲超導體裡面去找。我們遇到的最大的困難有兩個，一個就是自然界中沒有拓撲超導體，我們必須先造出這種材料來，有了這種拓撲超導體我們才能去找。另外一個就是在這之前，沒有人知道這個馬約拉納費米子是什麼樣子的，它有什麼性質，所以一開始我們去找也很盲目，必須從拓撲超導體裡面和普通的超導體的不同的信息中慢慢去找，找到這種不同以後，我們還要用馬約拉納費米子來解釋這些東西，看它是不是確實跟馬約拉納費米子有關。這兩方面是我們遇到的主要困難。

觀察者網：最後一個問題就是，您覺得最近中國在量子信息方面的研究成果有沒有可能在將來迎來一個科技的拐點？我們知道20世紀初，因為物理學的爆發，改變了人類科技的面貌。

賈金鋒：是這樣的，我覺得是很有可能的。因為中國在這方面投入了大量的研究經費和人力，中國在這方面也取得了非常多的進展，特別是潘老師在量子通訊方面取得了很多進展。我們最近在凝聚態方面，在量子調控方面也取得了很多進展。如果中國政府投入更多的錢，更多的年輕人加入進來，我相信我們一定能在這個方面取得更多的突破，走到世界的前面！

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