实验室泡了三年，我聊聊真实的量子计算研究到底在忙啥
上个月0923去南京跑量子领域的会，散会后绕去郊县的实验室参访，刚到门口就碰上暴雨，鞋全湿了，我靠在门框上等雨停，刚好看见里面一个博士生蹲在制冷机旁边调线路，屏幕上跳着乱糟糟的蓝线，他揉了揉通红的眼睛，一口灌下半杯凉掉的奶茶。
那是我第一次离真实的量子计算研究这么近，不是发布会PPT上闪着光的黑科技，也不是科幻电影里一秒算完宇宙的神器，就是满屋子的线路、冰冷的金属机箱，和年轻人熬得发红的眼睛。
现在量子计算最大的敌人不是技术不够先进，是噪声。什么是噪声？就是量子比特太娇贵了，稍微一点温度波动、一点电磁波干扰，它的叠加态就塌了，算出来的结果直接错一半。
现在业内叫当前这个阶段NISQ，翻译过来就是「有噪声的中尺度量子计算」，说白了就是，我们能攒出几百上千个量子比特，但每个比特都不准，做运算的时候会出各种错，算到最后结果对不对，还要靠经典计算机帮着猜、帮着纠。
南京超导量子计算实验室稀释制冷机实拍
那天那个博士生调了三个小时，就为了把两个相邻比特之间的串扰降下来——说白了就是两个比特挨得太近，你说话我听见了，互相干扰，他一点点调比特的频率，每调一次等十分钟稳定，测一次数据，最后降了0.2分贝，整个组晚上出去吃了顿烧烤庆祝。
说实话我听完挺感慨的，网上动不动就说“突破百万比特”，结果真实的研究就是磨这种芝麻大的细节。比特堆得多没用啊，全是错的，算出来的结果还不如我手里笔记本算得准，堆再多数量有什么意义呢？
真的无聊。磨到你怀疑人生。但就是这一点点的降噪，一点点的纠错，才是量子计算研究真正的基础。
很多人说，既然现在这么拉，那你们研究它干嘛？骗经费吗？
不对。量子计算天生就长着一张干特殊活的脸，它不是给你刷短视频用的，是给经典计算机接不了的活准备的。
最成熟的方向现在是小分子模拟。比如我们要找一种新的催化剂，能把二氧化碳变成甲烷，或者找一种能治癌症的靶向药分子，这些分子本身就是量子的，原子和原子之间的相互作用是量子效应，经典计算机模拟这种东西，就像拿油画棒画工笔花鸟，大一点的分子，有几十个原子，经典计算机要算几百年才能出结果，量子计算本身就是量子的，天生就能模拟量子过程，几个比特就能算清楚。
量子计算模拟小分子键能结果对比图
去年我跟一个做药物研发的团队聊天，他们用几十比特的量子计算机，模拟了一个抗癌靶点分子和药物的结合能，结果和实验室做实验测出来的几乎一模一样，换做经典计算机，算这个结果要花三个多月，量子计算机不到一天就出来了。就这一点，已经够让人兴奋了。
不过话说回来，现在能算的也都是小分子，真正能用到新药研发里，还要等个七八年甚至更久，但至少这条路走通了，对吧？
还有人在研究用量子计算做组合优化，比如给物流调度排路线，给投资组合找最优解，还有量子机器学习，这些都还在试，没人敢说一定能成，但本来研究就是试错，试出来一条路就是赚的。
别吹也别黑，量子计算研究的边界在哪
我在这个圈子泡了快三年，见过太多极端的说法，要么吹得神乎其神，说马上就要颠覆世界，要么踩得一无是处，说全是骗局。其实都不对，真实的量子计算研究有清晰的边界。
第一个误区，量子计算会替代经典计算。
错得离谱。量子计算永远不会替代经典计算，只会做经典做不了的事。你现在刷抖音、发微信、写文档，经典计算机又快又准，还便宜，量子计算呢？现在的超导量子计算机要放在稀释制冷机里，降到零下两百七十多度才能工作，一台制冷机几百万，你总不能把这玩意放你包里当手机吧？未来就算技术成熟了，量子计算也只会是云端的一个加速模块，碰到难的活才扔给它算，大部分活还是经典计算机来干。
第二个误区，量子计算马上就能破解现在的加密算法。
很多搞网络安全的人天天喊，说RSA要不行了，我可以明确说，至少二十年以内，做不出能破解RSA的容错量子计算机。破解RSA需要几百万个没有噪声的完美量子比特，现在我们连一千个干净的比特都做不出来，急什么？
第三个误区，量子计算全是炒概念，没有用。
也不对。基础研究本来就是超前的，当年灯泡刚出来的时候，很多人还说灯泡就是有钱人玩的玩具，谁能想到现在全世界离得开电？激光刚出来的时候，业内都说是“找不到问题的解决方案”，不知道能干嘛，现在你手机的摄像头、你上网用的光纤，全靠激光。量子计算现在就是这个阶段，我们知道它很有用，但还在一点点磨，一点点把路走出来。
上个月从南京离开的时候，雨停了，那个博士生送我出来，我问他读博四年后悔吗？他说一开始也觉得没意思，天天调比特，没什么大成果，后来想通了，现在我们调的每一个误差，测的每一组数据，都是给后人铺路，几十年后真的出来能用的通用量子计算机，我们现在做的这些小事，就是地基啊。
你看，这就是真实的量子计算研究，没有惊天动地的奇迹，没有一步登天的突破，就是一群普通人，在慢慢啃人类科技树的新枝桠，现在还没结出大果子，但已经发芽了，风一吹，晃啊晃的，挺有希望的。
那是我第一次离真实的量子计算研究这么近，不是发布会PPT上闪着光的黑科技，也不是科幻电影里一秒算完宇宙的神器，就是满屋子的线路、冰冷的金属机箱，和年轻人熬得发红的眼睛。
别被科幻骗了，量子计算研究还在搭积木
现在量子计算最大的敌人不是技术不够先进，是噪声。什么是噪声？就是量子比特太娇贵了，稍微一点温度波动、一点电磁波干扰，它的叠加态就塌了，算出来的结果直接错一半。
现在业内叫当前这个阶段NISQ，翻译过来就是「有噪声的中尺度量子计算」，说白了就是，我们能攒出几百上千个量子比特，但每个比特都不准，做运算的时候会出各种错，算到最后结果对不对，还要靠经典计算机帮着猜、帮着纠。
南京超导量子计算实验室稀释制冷机实拍
那天那个博士生调了三个小时，就为了把两个相邻比特之间的串扰降下来——说白了就是两个比特挨得太近，你说话我听见了，互相干扰，他一点点调比特的频率，每调一次等十分钟稳定，测一次数据，最后降了0.2分贝，整个组晚上出去吃了顿烧烤庆祝。
说实话我听完挺感慨的，网上动不动就说“突破百万比特”，结果真实的研究就是磨这种芝麻大的细节。比特堆得多没用啊，全是错的，算出来的结果还不如我手里笔记本算得准，堆再多数量有什么意义呢？
真的无聊。磨到你怀疑人生。但就是这一点点的降噪，一点点的纠错，才是量子计算研究真正的基础。
现在的量子计算研究，到底能落地干点啥
很多人说，既然现在这么拉，那你们研究它干嘛？骗经费吗？
不对。量子计算天生就长着一张干特殊活的脸，它不是给你刷短视频用的，是给经典计算机接不了的活准备的。
最成熟的方向现在是小分子模拟。比如我们要找一种新的催化剂，能把二氧化碳变成甲烷，或者找一种能治癌症的靶向药分子，这些分子本身就是量子的，原子和原子之间的相互作用是量子效应，经典计算机模拟这种东西，就像拿油画棒画工笔花鸟，大一点的分子，有几十个原子，经典计算机要算几百年才能出结果，量子计算本身就是量子的，天生就能模拟量子过程，几个比特就能算清楚。
量子计算模拟小分子键能结果对比图
去年我跟一个做药物研发的团队聊天，他们用几十比特的量子计算机，模拟了一个抗癌靶点分子和药物的结合能，结果和实验室做实验测出来的几乎一模一样，换做经典计算机，算这个结果要花三个多月，量子计算机不到一天就出来了。就这一点，已经够让人兴奋了。
不过话说回来，现在能算的也都是小分子，真正能用到新药研发里，还要等个七八年甚至更久，但至少这条路走通了，对吧？
还有人在研究用量子计算做组合优化，比如给物流调度排路线，给投资组合找最优解，还有量子机器学习，这些都还在试，没人敢说一定能成，但本来研究就是试错，试出来一条路就是赚的。
别吹也别黑，量子计算研究的边界在哪
别吹也别黑，量子计算研究的边界在哪
我在这个圈子泡了快三年，见过太多极端的说法，要么吹得神乎其神，说马上就要颠覆世界，要么踩得一无是处，说全是骗局。其实都不对，真实的量子计算研究有清晰的边界。
第一个误区，量子计算会替代经典计算。
错得离谱。量子计算永远不会替代经典计算，只会做经典做不了的事。你现在刷抖音、发微信、写文档，经典计算机又快又准，还便宜，量子计算呢？现在的超导量子计算机要放在稀释制冷机里，降到零下两百七十多度才能工作，一台制冷机几百万，你总不能把这玩意放你包里当手机吧？未来就算技术成熟了，量子计算也只会是云端的一个加速模块，碰到难的活才扔给它算，大部分活还是经典计算机来干。
第二个误区，量子计算马上就能破解现在的加密算法。
很多搞网络安全的人天天喊，说RSA要不行了，我可以明确说，至少二十年以内，做不出能破解RSA的容错量子计算机。破解RSA需要几百万个没有噪声的完美量子比特，现在我们连一千个干净的比特都做不出来，急什么？
第三个误区，量子计算全是炒概念，没有用。
也不对。基础研究本来就是超前的，当年灯泡刚出来的时候，很多人还说灯泡就是有钱人玩的玩具，谁能想到现在全世界离得开电？激光刚出来的时候，业内都说是“找不到问题的解决方案”，不知道能干嘛，现在你手机的摄像头、你上网用的光纤，全靠激光。量子计算现在就是这个阶段，我们知道它很有用，但还在一点点磨，一点点把路走出来。
上个月从南京离开的时候，雨停了，那个博士生送我出来，我问他读博四年后悔吗？他说一开始也觉得没意思，天天调比特，没什么大成果，后来想通了，现在我们调的每一个误差，测的每一组数据，都是给后人铺路，几十年后真的出来能用的通用量子计算机，我们现在做的这些小事，就是地基啊。
你看，这就是真实的量子计算研究，没有惊天动地的奇迹，没有一步登天的突破，就是一群普通人，在慢慢啃人类科技树的新枝桠，现在还没结出大果子，但已经发芽了，风一吹，晃啊晃的，挺有希望的。