郭光燦院士：要在量子爭霸中勝出，靠游擊戰(zhàn)是不行的

郭光燦院士是一個健談的人，而且語氣充沛，嗓門敞亮，尤其是在聊他的專業(yè)——量子科學(xué)的時候，對《科學(xué)大師》記者的問題來者不拒，照單全收。

這位77歲的老人，有不少值得說道的地方。

在中國的量子科研領(lǐng)域，郭光燦具有不小的代表性，他屬于量子研究的開拓者和領(lǐng)軍科學(xué)家之一。2003年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，這是中國量子科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生的第一批院士，當(dāng)時總共才選出了兩位。

在量子領(lǐng)域，郭光燦做了很多事情，用大白話來講，是極能“折騰”的一位科學(xué)家。

1980年代初，他開始轉(zhuǎn)向量子光學(xué)，1981年公派出國訪學(xué)，后來有一次參加在美國羅切斯特大學(xué)召開的國際光學(xué)會議時，郭光燦深感中國在這個方向落后太多，人家已經(jīng)搞了二十年，基本理論都弄清楚了，國內(nèi)學(xué)術(shù)界卻還在質(zhì)疑量子光學(xué)發(fā)展有無意義，采取閉門拒之的態(tài)度。郭光燦說，他當(dāng)時的一個想法就想著一定要回國把量子光學(xué)發(fā)展起來。

1984年回國，郭光燦的一個舉動就是組織召開首屆全國量子光學(xué)會議，沒有錢，他向?qū)W校爭取了兩千元經(jīng)費。不能自由辦會，他就游說中國光學(xué)學(xué)會，搭一個便車，掛靠在他們的學(xué)術(shù)會議上開。為了發(fā)展量子科研，他甚至還給著名科學(xué)家錢學(xué)森寫信，爭取錢老的支持和聲援。此后，他又以一人之力，在國內(nèi)率先編輯出版了中國第一本《量子光學(xué)》教材，開設(shè)了第一門《量子信息》課程。

郭光燦喜歡用坐了20年冷板凳、很孤獨等話來形喻自己的科研歷程，選擇在當(dāng)時還是冷門的量子科學(xué)，沒有人搭理，也就意味著沒有研究經(jīng)費，揭不開鍋。在老朋友、中科院物理所研究員吳令安眼里，郭光燦是一個頭腦活絡(luò)的人，為了發(fā)展科研，很會跑門路。他早年曾找過兩類十分要害的機構(gòu)尋求合作，一類是銀行，一類是部隊，認(rèn)為量子信息在這種機構(gòu)當(dāng)中會有市場，結(jié)果有得有失，銀行沒談成，部隊上的業(yè)務(wù)關(guān)系倒是建立了。

郭光燦記得，自己新創(chuàng)建的校級開放實驗室破格參加中科院信息領(lǐng)域的院重點實驗室的評估，被評為第一名，獲每年350萬元經(jīng)費的支持，很快地被正式批準(zhǔn)為中科院量子信息重點實驗室(據(jù)該實驗室官方資料：這是中國量子信息領(lǐng)域第一個省部級重點實驗室)。得到資助后，郭光燦第一個選擇是搞量子密碼研究，因為他判斷這對國家有用，以此再拿量子密碼去向相關(guān)機構(gòu)繼續(xù)化緣要錢，拿到新的經(jīng)費之后，他開始重點布局與量子密碼相關(guān)但又別有天地的量子計算機科研，盡管當(dāng)時還沒有人重視這個。就這樣把量子計算機研究開展起來了。

他說，“否則我根本沒法活。”

有趣的是，在搞量子科研的過程中，郭光燦還被指斥是在搞偽科學(xué)，在他們中國科技大學(xué)本校內(nèi)，就有一些物理系的老教授曾經(jīng)聯(lián)名致信校長，對郭光燦的科研工作加以反對和批評。

郭光燦的坎坷，在2001年得到舒緩。這一年，經(jīng)過四次申請碰壁之后，說服了幾個關(guān)鍵的委員，郭光燦從科技部“973”項目中申請到了一筆2500萬元的研究經(jīng)費，中國973項目第一個“量子通信和量子信息技術(shù)”課題于此時也正式成立，郭光燦擔(dān)任首席科學(xué)家。

《科學(xué)大師》記者注意到，在這個課題組名單中，除了領(lǐng)銜的郭光燦，還有當(dāng)今另外兩位量子科學(xué)領(lǐng)域的院士：一位是1980年代與郭光燦同時在美國訪學(xué)的山西大學(xué)教授彭堃墀，一位是如今在量子領(lǐng)域炙手可熱的科學(xué)家潘建偉。他們當(dāng)年也在其中分別擔(dān)任了課題負(fù)責(zé)人。

也就是從那時候開始，隨著全球形勢的變化遷移，量子科學(xué)逐漸變得熱門起來，人們開始發(fā)現(xiàn)和正視它包含著的可被挖掘的潛在價值點。現(xiàn)在這已經(jīng)是一項國際間的科研競賽，量子科學(xué)也被中國政府放置到了國家科研戰(zhàn)略需要重攻突破的高度。

但《科學(xué)大師》記者在采訪郭光燦院士之后也發(fā)現(xiàn)，在量子科學(xué)家之間，實際上對中國量子科研的發(fā)展方向和路徑仍存在一些分歧。量子通信當(dāng)前無疑是輿論矚目的明星項目，中國也被認(rèn)為在這方面是走在了國際前列，具有領(lǐng)先性。不過郭光燦也提出，真正應(yīng)該重攻的是量子計算機，而不是量子通信。他很擔(dān)心在量子科研方面中國出現(xiàn)路徑選擇失誤。

“其他的量子技術(shù)也有用，也會逐步用到社會上，但和量子計算機相比，沒有顛覆性的作用，”郭光燦說，“我現(xiàn)在不是擔(dān)心我們實驗室的事，我擔(dān)心我們國家的方向要是偏了，我們就貽誤了一個顛覆性新技術(shù)的發(fā)展。”

10月23日，谷歌公司宣稱，他們用時13年，已經(jīng)在量子計算器上實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”(通俗來理解，即指量子計算能力和效率上可以做到絕對碾壓傳統(tǒng)計算機)。據(jù)報道，他們的量子系統(tǒng)只用了200秒完成一個計算，而同樣的計算用當(dāng)今最強大的超級計算機Summit執(zhí)行，需要約10000年(據(jù)新智元等媒體)。消息一經(jīng)披露，學(xué)界震動，中國的量子科學(xué)家也對此抱以肯定和歡迎的態(tài)度，認(rèn)為這是“新技術(shù)時代即將到來的曙光”(量子科學(xué)家潘建偉語)。這種形勢，似乎也應(yīng)證著郭光燦對于量子計算機重要性的看法。

為量子科研奔忙了大半生的郭光燦，孩子卻沒有跟著一塊進(jìn)入物理專業(yè)，而是另往計算機軟件專業(yè)的領(lǐng)域另謀發(fā)展去了。因為打小就看到當(dāng)?shù)?ldquo;挑燈夜讀”的場景，留下了一種心理暗示。

“很小的時候，半夜冷得要死，合肥冬天又沒有暖氣，看我還在看書，還在那兒凍著，他說我不要像我爸那樣累，搞物理太辛苦了。我也不強求他。”郭光燦說。他這一代人，成長期中剛好遇到“文革”，有十年時間沒能繼續(xù)學(xué)習(xí)，等到運動結(jié)束，一種心態(tài)就是自我催促著趕緊補課，搶回時間。他說自己是趕上時代的尾巴，拼命抓住了機會，而和他同時代的很多人，在時代浪潮卷裹中，沉沒下去的、不成功的也有很多，“我二十二歲大學(xué)畢業(yè)，耽誤了十年，正是最黃金的時候”。

一，“量子霸權(quán)”不會很快實現(xiàn)

《科學(xué)大師》：谷歌近期公開宣稱他們已經(jīng)實現(xiàn)“量子霸權(quán)”了，您作為量子科學(xué)家，怎么看這個事?

郭光燦：谷歌研發(fā)的這個量子計算機，是在很短時間里可以針對性地解決那樣一個相應(yīng)的問題，而不可能在所有時間里處理任何問題都行，他們還不能實現(xiàn)常態(tài)化的、長時間的運算能力，相干時間就那么短，所以有爭議，人家說你這到底是不是霸權(quán)?你解決這個問題的能力超過我，但我解決別的問題能力可以超過你。不過雖然有這種爭議，但它證明起碼量子計算機的科研是往前走了，這是一個進(jìn)展。

量子計算機的實現(xiàn)是這樣的，從原型機研發(fā)上來講，第一步就是要把它做成儀器器件，可以移動，你要買，我可以賣給你，(這臺儀器)里面什么都有，硬件、軟件、操作系統(tǒng)全包在一塊了，不是(分)散在實驗室里。(能做到這一步)這個已經(jīng)不容易，因為從實驗室原理演示成功，到能做成可商用的這種成型器件，中間要解決好多技術(shù)、工程問題，這中間很復(fù)雜的。他們能做到這一步，我認(rèn)為是很重要的進(jìn)展。很多人看不到，認(rèn)為這有什么?大家不知道，他們已經(jīng)做成器件了，是個量子處理器了。然后再往下走實現(xiàn)操控100個比特，我估計就夠了，就實現(xiàn)量子霸權(quán)了。他們現(xiàn)在是能操控53個比特，我認(rèn)為還差點兒。

我認(rèn)為現(xiàn)是量子計算機已經(jīng)走到第一步和第二步之間，但要到通用機，還非常遠(yuǎn)，非常困難。

《科學(xué)大師》：您能給一個可預(yù)計的周期么，可能還需要多少時間?

郭光燦：有人估計是十五年，但我認(rèn)為說不準(zhǔn)，有可能快也有可能慢，但我認(rèn)為幾十年內(nèi)是可以實現(xiàn)的。

這里面有幾個問題要突破，第一個是在宏觀世界要使微觀的量子性保持下去是很難的。第二個我要操控這個量子世界，用經(jīng)典工具去操控，我不知道怎么操控更好。

現(xiàn)在我們?nèi)祟惒倏匾粋€量子比特，就得諾貝爾獎了，如果我能操控一百萬個，你同時又能很精確操控每一個，那談何容易啊?

但人在經(jīng)典世界的操控，也不是一下子就會的，我們剛開始用，所以早晚會慢慢提高的，早晚會達(dá)到的，這是我堅信的原因。我的底氣在于我認(rèn)為量子力學(xué)是對的，都被科學(xué)驗證了，一百多年來誰都想挑毛病，都挑不出來。(我認(rèn)為)只是技術(shù)做不到，人類腦袋是夠用的，技術(shù)也是可以提高的?，F(xiàn)在大家都在探路，看誰聰明，誰找到點子，誰找到新技術(shù)。

二，“誰先把量子計算機搞出來，誰就占了制高點”

《科學(xué)大師》：我們國家的量子計算機科研水平怎么樣，和他們相比的話?

郭光燦：我們可以講在這一塊是走在國際第一梯隊，美國的量子計算機的研究信息和進(jìn)展是公開的，相比較而言，我們的量子計算機研究是落后了他們五年，在這一點上實事求是，我們也不忽悠。我們還沒有搞出量子計算機。

第一梯隊指的是研究水平，我們在國際學(xué)術(shù)界不斷有新的研究文章出來，而且有些很重要，也有不少課題質(zhì)量很高，各方面理論都是做得很前面，能夠與國際上一流的機構(gòu)進(jìn)行對話。

像我們實驗室，最開始我們是到國外學(xué)習(xí)，派學(xué)生到那他們那兒工作，學(xué)到技術(shù)再回來?，F(xiàn)在完全不一樣了，現(xiàn)在國外學(xué)者到我們實驗室來做研究，他們找不到像我們實驗室這么高水平的實驗裝置，他們想搞理論研究，跟我們一討論，馬上做出世界一流的成果發(fā)表在國際刊物上。我們實驗室有好幾個小組，以色列、美國、歐洲的人都有，這個就倒過來了。

我早說了，量子計算機是最重要的，十年前我就開始鼓吹這個，拿了錢我們也在做，但是總的國家投入還是很少，更多是投到了別的量子項目中去了。我們國家要是五年前就開始做，就不至于會輸他們的，美國是2012年之后開始大搞起來，他看到有希望了，他就投入了。

現(xiàn)在的情況就是這樣，國際上也都起來了，主流的量子計算機你不投入不大力發(fā)展，組織不好，那我們整個還是要落后。

我的一個看法是，最后在這個領(lǐng)域里能不能在國際上有位子?有競爭力的量子計算機是不是能在我們國家誕生，使我們不需要再向美國買，不需要像電子計算機的芯片，受人家的控制?如果到時我們不受人家控制，我們能獨立了，我認(rèn)為就是成功的。如果做不到這一點，我們就失敗了，我擔(dān)心的是這個。我已經(jīng)為這個領(lǐng)域奮斗了一生，我擔(dān)心的是最后沒達(dá)到，讓別的國家拿走了，搶跑了。

《科學(xué)大師》：您不擔(dān)心別人會說，哦，郭院士是因為他自己在搞這個，所以當(dāng)然要極力強調(diào)量子計算機的重要性了。

郭光燦：不，其他的量子科研項目，我也搞，我搞得比別人不差，我實驗室下面有八個研究室，量子計算機是其中一個而已，還不是人最多的，像量子通信、量子密碼、量子傳感還有量子基礎(chǔ)研究，我都有做，布局得比較全面。但我始終認(rèn)為，最重要的就是量子計算機，其他的量子項目也不是不重要，我們量子密碼也搞了二十年了，也可以用，也可以為國家做貢獻(xiàn)，但它的影響度絕對不如量子計算機。

我追求的目標(biāo)就是在中國把量子計算機搞起來，希望在國際上領(lǐng)先，這是關(guān)系到國際未來信息技術(shù)競爭的成敗。我可以講，誰先把量子計算機搞出來，誰就占了制高點，就是一個強國的標(biāo)志。它確實無人可以超越，所以我認(rèn)為這個才是一個時代的標(biāo)志。

《科學(xué)大師》：從實際社會生活出發(fā)，這個量子計算機研制出來，對社會生產(chǎn)力會帶來什么改變?

郭光燦：比如我處理數(shù)據(jù)快了，原來是做不到的，比如制藥，你半年才搞一個，我一個月或幾天就給你模擬好了，你制藥速度不是更快、更準(zhǔn)確了嗎?所以整個生產(chǎn)力會大大提高，因為計算才是整個生產(chǎn)力的工具嘛，是很重要的工具。

三，中國如何做才能在量子計算上取得優(yōu)勢?

《科學(xué)大師》：既然量子計算很重要，大家在意識上也在不斷提升，您覺得中國會有機會取得突破么?

郭光燦：很難講，中國人如果就是以論文為導(dǎo)向，不管其他，很懸。這種技術(shù)上的突破，要慢工去做，要有工匠精神，要追求很細(xì)致的鉆研，你才有積累，才有突破。如果你說我反正就要出篇好文章，我就找哪個最能、最容易出文章的(方向)去做，這樣你永遠(yuǎn)做不了?，F(xiàn)在科學(xué)界太浮躁，太功利了，你多發(fā)表幾篇文章，文章數(shù)量很多，引用率很高，但最后技術(shù)(還)是人家的，專利(還)是人家的，你還向人家買東西，我們國家這樣不可能是強國。

為什么我說美國發(fā)展得那么快，他們是公司投入，公司不是以發(fā)表文章為導(dǎo)向，他是以占領(lǐng)市場為導(dǎo)向。量子計算機是他的，量子算法也是他的，量子軟件也是他的，你帶著他的軟件，量子操控系統(tǒng)你也帶著他的，你要等他把整個高地都占完了，你打不過(他了)。

包括美國自己的公司也相互競爭，不光是跟別的國家。美國政府也希望他們互補，所以白宮曾經(jīng)把幾個公司召集起來開會，說你們不要太競爭，我們還要整個國家來對外競爭。那我們中國人傻乎乎的，只是還在那兒搞文章，我們肯定不如人家的，應(yīng)該做有競爭能力的體現(xiàn)國家實力的這種技術(shù)和器件，以這種研究為目的才行。如果你說我研究這個對我提職稱沒用，我提不了教授、我當(dāng)不優(yōu)青、當(dāng)不了杰青、當(dāng)不了院士，那完了。

當(dāng)然，國家起碼在政策上也要鼓勵這些人，給這些人相應(yīng)的待遇和職稱，讓他們?nèi)σ愿秮碜鲞@件事，國家要看到這個現(xiàn)實。我認(rèn)為這是雙方面的。

《科學(xué)大師》：您之前提出要用兩彈一星的精神來做量子科研，為什么這樣主張?

郭光燦：中國當(dāng)年搞兩彈一星時比較窮，力量不夠，經(jīng)費也不夠，怎么跟美國競爭啊?我舉國家的力量來干這個事，一定能搞出來。個人小打小鬧一定搞不出來。

現(xiàn)在放到量子科學(xué)上我還這么講，量子計算機要不這么做，我們還是搞不過人家的，他們大公司什么都有，我們光靠實驗室、大學(xué)、研究所單打獨斗是不可能的，我們的公司也沒有美國的好和大，實力也不強。

還是要有一個制度優(yōu)勢。一是在這個領(lǐng)域里要以目標(biāo)為導(dǎo)向，改變以論文為導(dǎo)向的做法，我就要把量子計算機做出來，實現(xiàn)可應(yīng)用的目標(biāo)。量子計算機先搞，不要追求發(fā)表什么文章，基礎(chǔ)研究你發(fā)表文章可以，但這種對國家有重要意義的，而且已經(jīng)證明了的，目標(biāo)明確，你就探索去。

第二是隊伍的問題，必須整合。量子計算機不是一個方面，方方面面的人都有，硬件、軟件、材料、操控系統(tǒng)等等，要把做這些方面的最強的隊伍整合起來，大家分工，你做這個我做那個。這樣做，才有可能拉近和美國的距離，否則你沒法跟他們競爭。

國家要做這件事，想辦法給他們錢，把最強的力量組織起來，這個要組織大部隊，不是游擊戰(zhàn)，尤其是現(xiàn)在已經(jīng)落后人家了，要趕過人家更難。不僅僅是經(jīng)費的問題，更重要是組織的問題。

四，別人是卡不住我們脖子的

《科學(xué)大師》：我們之前采訪也了解到，由于國際形勢的變化，我們國家的量子科學(xué)家在被人卡脖子，某些方面被禁運。量子科學(xué)這一塊，能怎么卡我們?

郭光燦：卡脖子是在底層，就是材料這一塊，另外搞實驗?zāi)愕糜袃x器，做實驗的元器件也被卡。以前外部環(huán)境好的時候，我們這些底層的東西沒有被卡，我們就拿錢買來做實驗就行了?，F(xiàn)在他們在儀器上卡我們，尤其是關(guān)鍵儀器卡我們，我們就自己做，雖然開始我們做慢點兒，性能上不一定最優(yōu)，但多少年后總有我自己能做出來的。

問題是，當(dāng)我們的儀器自己能做了，他又在儀器所用的材料上卡你了，導(dǎo)致我們就又要從原材料做起，所以卡脖子是在這一層。這也不光是在量子上面，幾乎所有領(lǐng)域都面臨這樣的情況，是普遍的，包括互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域都這樣。

我們(量子科研)用的原材料，主要是硅，特殊晶體，對這種材料要求的純度非常高，還有其他一些材料。我們本來就應(yīng)該發(fā)展這些東西的，但以前國內(nèi)人沒有這個意識，就靠從外面買，覺得買來就行，所以導(dǎo)致做基礎(chǔ)材料的人很少，而且又不容易出成果，周期又長，他又發(fā)表不了文章評職稱，沒有太多人愿意做這個。中興事件以后，國家重視了，只要是卡脖子的技術(shù)，什么卡脖子，我得趕快做起來，我得扶持。

但是現(xiàn)在反過來又出現(xiàn)一個現(xiàn)象，什么技術(shù)都講自己被卡脖子，實際上有些不是?，F(xiàn)在國內(nèi)這些人就是混水摸魚，你不是希望扶持被卡脖子的嘛，我就什么都說是卡脖子的，突出自己的重要性，這個風(fēng)氣也很不好。

《科學(xué)大師》：那這個卡脖子的問題豈不是很棘手，我們能應(yīng)對得了么?

郭光燦：卡不住我們的，我最多就是做慢一點，還是能做出來的。材料上也是可以變通的，還不至于像中興那樣，我的芯片完全靠他供給，他一斷貨我就生產(chǎn)不出來了，量子科研不會到這個地步。

人家不賣東西給我們，是會有影響，但現(xiàn)在我們基本大的儀器都買齊了，受影響的是材料，最關(guān)鍵的是那個材料，但我們暫時還有之前買來的備用的，另外從美國以外有些也能找到，總還有活路。

我們國內(nèi)開始自己做，做到一半以后達(dá)到要求了，慢慢就過了這個瓶頸，我們就可以強大起來。像華為一樣的，主要的東西我自己有，你卡我沒用。

五，競爭力的指標(biāo)之一就看掌不掌握核心專利

《科學(xué)大師》：聽您這么講，我們的科學(xué)家還是有底氣的。

郭光燦：我這邊2006年就開始做(量子計算科研)了，到2011年才拿到國家給的一筆大錢，真正開始做大的實驗。我們的專利在國際上排名第十二，是國內(nèi)唯一一家進(jìn)前二十的，就是量子計算機的專利。IBM有一個小組專門關(guān)注我們實驗室的進(jìn)展，我們一有進(jìn)展，他們馬上報道。

我們希望在世界第一梯隊中能有自己的知識產(chǎn)權(quán)和核心專利，哪怕你做出量子計算機，我也做出量子計算機，我有核心專利，你也有，我們可以互相交換，不至于說我一點都沒有，全部讓人掌握住，那我就完了。

我說的是核心專利，不是一般專利，就是你要做量子計算機，我這個專利是繞不過去的，這才是核心專利，他就得買你的，所以現(xiàn)在是比拼誰拿到的核心專利最多。如果雙方都有核心專利，那我們就相互交換吧，我們就討價還價，競爭就在這兒。

像我們所做的北京到天津的量子密碼穩(wěn)定性，這個專利我認(rèn)為就是最重要的，它是國際專利，哪個國家都需要我們的專利，你繞不過去，一定要向我買。

競爭不一定是你獨霸天下，把所有人都打死，但人家做在前面，把所有的專利都拿走了，你后面跟著他，你就掌握不了多少核心專利，這就是我擔(dān)心的東西。

六，量子性不穩(wěn)定的問題已有求解辦法

《科學(xué)大師》：我們知道，量子是一種很難捉摸的東西，它是不穩(wěn)定的，就是您前面也提到的相干性的問題，很容易受外部環(huán)境影響，這個是怎么回事?

郭光燦：十年前我做天津和北京的兩地試驗(指在量子密碼研究中，2004年郭光燦團隊在原網(wǎng)通公司的商用光纖上實現(xiàn)從北京到天津之間125公里單向量子密鑰傳輸)，就是要解決一個關(guān)鍵技術(shù)問題，這是我們一個專利。

我們在實驗室里做，發(fā)現(xiàn)相干性非常不穩(wěn)定，一個光子你要讓它保持相干性很難，動一動就死掉了，敲一敲桌子它就丟了，這叫穩(wěn)定性問題。你實驗室里都不穩(wěn)定，要拿到郊區(qū)普通的光纖里，經(jīng)受風(fēng)吹雨打，那個影響更大，所以要解決穩(wěn)定性問題，是要絕對穩(wěn)定的，你拿到哪兒應(yīng)用都是穩(wěn)定的才可以。

科學(xué)大師：現(xiàn)在還無法解決相干性穩(wěn)定的問題嗎?

郭光燦：目前看，相干性想要常態(tài)化地保持下去，在宏觀世界里還不行。不過能解決，物理學(xué)家已經(jīng)提出可以解決的理論方案，叫做糾錯容錯編碼，就是指在宏觀領(lǐng)域里把相干性保持到足夠長，但技術(shù)上要實現(xiàn)非常困難。你對量子比特操控的能力很差，這就麻煩了，這是技術(shù)問題。這些問題不解決，量子計算機永遠(yuǎn)做不出來。

關(guān)鍵詞：