挖掘量子技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價值

楊琳

量子技術(shù)，作為數(shù)字時代的關(guān)鍵技術(shù)和科技創(chuàng)新的關(guān)鍵變量，正在成為全球各國積極布局想要搶占先機(jī)的戰(zhàn)略要地。今年的政府工作報告提出，制定未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，開辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道，創(chuàng)建一批未來產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。可見，無論國際國內(nèi)，加碼在這條賽道來競爭和角逐，已是共識。

發(fā)展正當(dāng)其時，也恰逢其勢。那么，究竟什么是量子技術(shù)？它將如何改變我們的國家和生活？我國現(xiàn)在的量子技術(shù)發(fā)展處在什么水平？有哪些機(jī)會和挑戰(zhàn)？如何穩(wěn)住優(yōu)勢和彌補(bǔ)差距？

算力不足，量子能破嗎

量子技術(shù)包括量子計算、量子通信和量子測量等，由此產(chǎn)生相應(yīng)若干個產(chǎn)業(yè)賽道。

量子計算利用量子力學(xué)疊加和糾纏原理，能夠為計算提供指數(shù)增長的空間，從而為解決某些問題提供不可思議的加速能力。愛因斯坦曾經(jīng)說：“這個世界上最厲害的武器，不是原子彈，而是復(fù)利加時間。”他所說的復(fù)利，就是指數(shù)。

現(xiàn)實(shí)生活中其實(shí)存在很多指數(shù)級困難的問題，那我們能不能用指數(shù)來戰(zhàn)勝指數(shù)呢？北京量子信息科學(xué)研究院研究員金貽榮對《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者說：“這類問題有很多，比如交通優(yōu)化、物流優(yōu)化、分子結(jié)構(gòu)計算等，用經(jīng)典計算機(jī)很難計算，而量子計算則能提供新的可能性。”

金貽榮還提到了另一個經(jīng)典問題，也是最開始讓量子計算成為人類關(guān)注焦點(diǎn)的問題——質(zhì)數(shù)分解。

“如果我讓你計算兩個質(zhì)數(shù)的乘積，這很簡單，但這個問題如果反過來問，就是一個特別難的問題，連數(shù)學(xué)家都解決不了。”金貽榮說，這也是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)通用的非對稱加密算法的底層邏輯，如果你不知道這兩個質(zhì)數(shù)是多少，就永遠(yuǎn)破譯不了密碼。

這就需要量子計算的質(zhì)因數(shù)分解算法，即Shor算法來解決。“你的問題雖然是指數(shù)級的，但我求解的速度也是指數(shù)級的。”據(jù)金貽榮介紹，按照現(xiàn)在的算力，數(shù)百萬年才能破解的密碼，用Shor算法則可以把解題時間壓縮到分鐘量級。

“正是因為這個問題，量子計算進(jìn)入了人類的視野，人們才知道它有這么大的威力。”金貽榮說。

再比如Grover算法（也稱為量子搜索算法），金貽榮解釋，面對如今迅速膨脹的海量數(shù)據(jù)，它讓我們搜索效率大大提升。

“如果我們將數(shù)據(jù)想象成礦山，將算力想象成挖礦機(jī)，現(xiàn)在算力挖礦機(jī)在數(shù)據(jù)礦山面前將變得越來越渺小。因為現(xiàn)在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分析它們的速度。”金貽榮舉例稱，未來AI若真的走進(jìn)千家萬戶，背后需要的算力是極其恐怖的。“我們當(dāng)然希望尋找更低能耗、更聰明、更高級的算力。”他說。

上海交通大學(xué)教授、無錫光子芯片研究院院長、圖靈量子創(chuàng)始人金賢敏對《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者說，量子計算主要解決的是NP問題（即多項式復(fù)雜程度的非確定性問題），也就是難解問題。難解問題都有一個特點(diǎn)，需要指數(shù)級或者是平方級的資源規(guī)模，隨著問題變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)辦法就不太有效。

“量子技術(shù)是底層驅(qū)動力。很久以前，牛頓力學(xué)可能是解釋人類生產(chǎn)、生活最主流的邏輯。但目前解釋這個世界最基本的理論就是量子理論，無論是半導(dǎo)體、激光器、原子彈、新材料，還是新興的量子計算、量子通信，底層技術(shù)都是量子理論。”金賢敏告訴記者，它對各個科學(xué)方向都有支撐作用，會帶來“種瓜得豆”的結(jié)果。

“摩爾定律走向極限以后，人類的算力需要新架構(gòu)新體系。量子的并行性帶來指數(shù)級的算力提升，并且，這種算力取之不盡用之不竭。”金賢敏表示。

未來，量子計算的應(yīng)用前景非常廣泛，影響也將非常深遠(yuǎn)。“這一點(diǎn)，我們從過去經(jīng)典計算機(jī)對生產(chǎn)生活的改變，就能感覺得出來。現(xiàn)在幾乎沒有不需要計算的行業(yè)。”金貽榮表示，量子計算相當(dāng)于一種新的資源，它帶來的影響是顛覆性、革命性的。除了交通優(yōu)化、物流優(yōu)化、供應(yīng)鏈優(yōu)化，還有材料設(shè)計、蛋白質(zhì)計算、藥物私人定制……新算力的可能性遠(yuǎn)不止于此。

從國家角度來講的話，量子技術(shù)更是未來大國博弈的重器之一。“就拿破解密碼來說，最先掌握這種算力的國家，對其他國家基本就是降維打擊。”金貽榮說道。

我國研發(fā)水平處于第一梯隊，但需加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)

那么，我國在量子計算方面，目前在國際上處于什么水平？

“從科研上來說，我國肯定是第一梯隊，無論是各種創(chuàng)新性研究，還是里程碑式的‘兌現(xiàn)，如量子霸權(quán)、量子優(yōu)越性的演示，都走在前面。”金賢敏曾和國防科技大的團(tuán)隊一起用超級計算機(jī)標(biāo)定了量子霸權(quán)的節(jié)點(diǎn)。

他十分肯定地告訴記者：“這些方面，中國是核心推動者。”

雖然中國量子技術(shù)在科研方面是第一梯隊，但在產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育和投資環(huán)境上還存在挑戰(zhàn)。未來，若要在該領(lǐng)域全面占據(jù)領(lǐng)先位置，這二者都十分關(guān)鍵。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育包括上游和下游生態(tài)。金貽榮強(qiáng)調(diào)說，下游應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè)參與度非常重要。“比如量子計算可以促進(jìn)新藥研發(fā)、降低新藥研發(fā)成本，但是，目前國內(nèi)藥企很少參與進(jìn)來。下游企業(yè)還沒有意識到量子計算會如何改變所在行業(yè)。”

金賢敏也認(rèn)為，中國公司擁抱量子計算的態(tài)度，以及和量子公司合作方面，做得還不夠。“中國已經(jīng)有大公司開始擁抱量子計算，但是還不夠廣泛。做藥物的人跟做量子的人隔行如隔山，雙方需要一起探討、對接，才有可能出現(xiàn)‘殺手級的應(yīng)用。”

這方面的標(biāo)桿案例，兩人都提到了IBM開發(fā)的量子云。

“IBM量子云預(yù)約使用是按秒計費(fèi)，就是因為除了高校、科研機(jī)構(gòu)之外，各個公司也在探索，所以它的使用率特別高。”金賢敏說道。

“量子云是凝聚生態(tài)的，對量子計算商業(yè)應(yīng)用和上下游產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展極為關(guān)鍵。”金貽榮直言，“中國現(xiàn)在還沒有一個穩(wěn)定的、成規(guī)模的、良好運(yùn)行的量子云，下游是零零星星的狀態(tài)。”

金賢敏則補(bǔ)充說，“解決真問題和真解決問題”都十分重要。金賢敏既有學(xué)術(shù)經(jīng)歷，又正在參與創(chuàng)業(yè)，因此在產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化方面的感受尤為深刻。

金賢敏認(rèn)為，我們需要避免單純以學(xué)術(shù)的方式來驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這容易導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)深入程度不夠，會為技術(shù)落地增加阻礙。“打磨需求不容易，但卻需要去做，最好有國家支持、產(chǎn)業(yè)政策，讓大家愿意合作。”

提及上游產(chǎn)業(yè)鏈，金貽榮表示，目前其規(guī)模不大，一些頭部企業(yè)想做全棧，對專注細(xì)分領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)來說，成長很不容易。

“鏈中企業(yè)需要形成良好的分工合作，形成健康的生態(tài)和群體鏈條。處在頂端的龍頭企業(yè)，應(yīng)該將大家團(tuán)結(jié)起來，利益共享。”在金貽榮看來，良好的生態(tài)鏈需要充分的競爭，最好是讓產(chǎn)業(yè)鏈里每一個生態(tài)位都有適者占據(jù)，而不是一個超級霸主囊括所有環(huán)節(jié)。

金貽榮說，中國目前和歐洲有一定相似之處，都沒有像美國那樣的Big Tech（大科技公司），中國可以借鑒歐洲的模式。

他把歐洲的路線稱為“合作社模式”，這種模式強(qiáng)調(diào)良好的精細(xì)的分工與合作。

“比如歐洲建立了一些聯(lián)合實(shí)驗室，制冷機(jī)由A廠家提供，電子學(xué)設(shè)備由B提供，電纜由C提供，芯片由D來提供。如果E也做芯片，它也可以申請加入。大家專注細(xì)分業(yè)務(wù)，聯(lián)合研發(fā)。”金貽榮認(rèn)為，這個模式值得中國學(xué)習(xí)。“總之，不管是上游、下游，生態(tài)化都要有精細(xì)的分工協(xié)作。而且，這種生態(tài)化是競爭出來的、演進(jìn)出來的。”

量子技術(shù)是重大機(jī)遇，

考驗資本的眼光與耐心

此外，從投資情況來看，量子技術(shù)的投資環(huán)境和規(guī)模體量與國外存在差距。

“谷歌、IBM、微軟、英特爾、亞馬遜都有相應(yīng)的投入，整個社會、企業(yè)擁抱新科技的態(tài)度更開放。”金貽榮介紹道，美國的量子技術(shù)投資，民間投資占大頭，美國自然科學(xué)基金會（NSF）、能源部這些國家部門的投入規(guī)模反而不算太大。中國的量子技術(shù)投資仍然是政府占主導(dǎo)，私人資本占比不高。

業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，中國需要加強(qiáng)民間資本在量子技術(shù)領(lǐng)域的活躍程度。

“美國投資機(jī)制比較成熟，比如投資人在什么階段會進(jìn)來、后面誰來接盤、投資退出機(jī)制等，整個風(fēng)險評估和管控體系比較完善。相對而言，中國這方面存在差距，投資人不太愿意去做高風(fēng)險、長周期的事情。”金貽榮說。

中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊在接受《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者采訪時坦言，目前，大部分投資人普遍追求確定性。“部分投資人認(rèn)為前沿科技領(lǐng)域的投資回報周期太長，有可能10年內(nèi)盈不了利，目前投資偏保守。整個投資行業(yè)需要有更長遠(yuǎn)的目光和更長久的耐心。”

同時，投資者的投資習(xí)慣還存在跟隨性較強(qiáng)的問題。

“在很多領(lǐng)域，跟風(fēng)式創(chuàng)業(yè)的現(xiàn)象比較多，導(dǎo)致資源面向企業(yè)投入時太過分散。此前沒有前瞻布局的投資人，就容易陷入跟風(fēng)式投資的困境，實(shí)際上，這種投資的回報是最低的。”米磊說，“如果資源可以朝少數(shù)幾個優(yōu)勢企業(yè)集中，會更有利于助力硬科技實(shí)現(xiàn)突破。”

“國外突破大模型以后，中國一堆企業(yè)開始‘卷，但是每一家可能都沒有聚集到足夠力量，做了很多重復(fù)性工作，最后核算一下整個社會投入的成本，可能比國外投入的還要大得多。”金賢敏認(rèn)為，無論是地方政府還是企業(yè)，應(yīng)該主動擁抱頂尖科技、期待顛覆產(chǎn)生，而不只是跟隨別人。

“量子、AI本身是重大產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，也是非常鍛煉和考驗中國的投資人，要求他們的思維模式、投資習(xí)慣需要跟隨新興行業(yè)去做轉(zhuǎn)變。”金貽榮表示。

編輯：孫曉萌sunxiaomeng@ceweekly.cn

美編：孟凡婷