潘建伟：量子计算是和平时代的核武器 美国输不起

潘建伟表示，科学革命通常会带来产业革命，“人类历史上有两次科学革命，第一次科学革命是牛顿力学带来的，随着对牛顿力学的应用，第一次产业变革就发生了，就是以蒸汽机为代表。在这个过程当中英国在18世纪末崛起为世界的头号强国；与此同时，随着电力技术带来了第二次产业变革电气技术，德国19世纪和美国20世纪成为头号强国。而相对论和量子力学带来的第二次科学革命是上世纪初诞生的，马上催生了第三次产业变革，是以信息技术为代表，在这个过程中日本抓住了机会，晋升为了工业强国。”

他认为，现代信息技术发展是建立在量子技术之上的,在核武器研制过程中催生了现代的通用计算机，对高能物理产业量子研究又催生了互联网；不过，经过了这么多年发展的信息技术碰到了一些严峻的挑战，首先就是信息安全瓶颈。

潘建伟表示，随着计算能力的发展，安全问题越来越严重，所有依赖于计算复杂度的经典加密算法原则上都会被破解，所以在1841年就有人提出，以人类的才智无法构造出人类自身无法破解的密码。

第二个瓶颈，在潘建伟看来是在于更加强大的计算能力；他表示，目前全世界计算能力综合无法在一年内完成对2的80次方个数据的穷举搜索，传统计算能力的发展模式已经受到严重的制约。

潘建伟称，量子力学已经为解决这两个问题做好了准备，“量子是非常小的颗粒，是构成物质最基本的单位，也是能量最基本的携带者，具有一种不可分割性。除此之外还有另外一个非常有意思的特性，就叫做叠加，我们每天信息处理的基本单位就是0或者是1，如果用猫来代表，生和死就代表0和1，在量子世界里，这个猫不仅可以处0或者1的状态，甚至还可以处于生和死两个状态叠加里，是可以同时存在的。”

潘建伟继续介绍，“量子叠加有一个非常奇怪的特征，测量一下就会发现状态发生改变，测量它就会对它有一个影响，有一个量子不可克隆定理，量子没办法精确复制，因为没办法通过测量把它复制出来，这构成量子加密技术安全性的一个前提。”

在计算能力方面，据潘建伟表示，量子计算的能力是随着比特数呈现指数增长，万亿次经典计算机分解300位的大数需150000年，利用万亿次量子计算机只需要1秒；求解一个亿亿变量的方程组，利用亿亿次的经典超级计算及需要100年，利用万亿次量子计算机只需要0.01秒。

所以，他把量级计算比喻成和平时代的核武器，不仅是中国，英国、欧洲、美国都在这方面进行投入；尽管中国在量子技术若干方向上有一定的优势，但是美国无法承受在量子技术革命竞争中失败的代价，他们也正在准备启动类似于中国和欧盟一样的量子技术国家专项来开展量子保密通信和电子计算等相关技术。

潘建伟认为，随着量子计算的发展，通用量子计算可以需要十年甚至二十年等很长时间，但是如果优化网络、加速学习可能在不久将来就会变成相应的现实；潘建伟希望，希望通过10-15年努力，能够达到数百个量子比特的相干操纵。