人類的量子信息革命：上帝擲骰子嗎？

　　回顧2019年的科學進展，量子物理領域收獲頗豐：人類拍攝到量子糾纏的照片，親眼看到這種“幽靈般的超距作用”;谷歌實驗證明“量子優越性”，演示了量子計算超越經典計算機超級計算能力，一個新的信息技術時代迎來新曙光。

　　量子領域不斷湧現出的新進展，也帶來了量子商業的另類“繁榮”。從“量子鞋墊”、“量子水杯”到“量子波動速讀法”、量子治療癌症，這些産品或說法在市場上大行其道，招搖撞騙，充分表明公衆對于量子科學仍然知之甚少，需要高質量的、深入人心的科學普及。

　　2020年1月12日，由智識學研社、知識分子、賽先生和墨子沙龍主辦的2020年科學新年演講在北京隆重舉行，聚焦量子信息革命，量子物理學家、中國科學技術大學教授潘建偉奉獻了一場關于量子的精彩演講。

　　“量子計算和量子保密通訊技術會引領一場新的科技革命，這個革命和曆史上其他的幾個革命一樣，将深遠地影響着這個世界。”2020年科學新年演講主持人、對外經貿大學紅天講席教授高西慶在開場中介紹道。

　　潘建偉教授的演講以“從愛因斯坦的好奇心到量子信息革命”為題，回顧了20世紀初量子力學誕生之初愛因斯坦與玻爾的世紀辯論：上帝擲骰子嗎?

　　經典力學告訴我們：一旦确定了初始狀态，所有粒子未來的運動狀态原理上都是可以被預言。這也意味着，一切事件都是在宇宙大爆炸時就已經确定好的。那麼，個人的努力還有意義嗎?

　　從1900年普朗克通過普朗克公式描述黑體輻射後提出量子論算起的百餘年來，衆多物理學家通過對量子規律的觀測，已經成功構建起量子力學的物理大廈，這是人類的第一次量子革命。

　　潘建偉用通俗易懂的語言，介紹了與經典力學相比，量子力學所描述的微觀粒子具有量子疊加的特性，而且其狀态是不可預先确定的。具體來說，不管測量的手法如何微小，一旦作用發生了，物體的狀态就會變化。潘建偉指出，量子力學為回答人類是否具有自主意識提供了可能。

　　在回答科學基本問題的同時，量子力學也帶動了信息技術的發展，包括信息技術發展到今天，對于安全性也有極高的要求，對計算能力也提出了巨大需求，但與此同時，所有依賴于計算複雜度的經典加密算法，原則上都是能被破解的，人類目前擁有的計算能力有限。

　　潘建偉介紹，科學家在對量子糾纏這一詭異的互動展開大量實驗研究的過程中，發展起精細的量子調控技術，而結合量子調控和信息技術，人類迎來了第二次量子革命。

　　潘建偉指出，人類從對量子規律的被動觀測，到對量子狀态的主動操縱，正如人類對生物學的認識，從孟德爾遺傳定律到DNA結構的偉大跨越。

　　量子信息包括量子通信、量子計算和量子精密測量三方面。其中，量子通信可以提供原理上無條件安全的通信方式，量子計算可以帶來計算能力的飛躍，量子精密測量可以大幅提高測量精度。

　　2019年10月，谷歌率先實現“量子優越性”，成為近年來國際量子信息領域一标志性事件。而中國科學技術大學團隊也在近期實現了複雜度相當于48個量子比特的玻色取樣量子計算，逼近谷歌的53個超導量子比特。

　　“可以預期，以量子信息技術為代表的第二次量子革命也一定會帶來人類社會物質文明的巨大進步，同時也給中國一個從經典信息技術時代的跟随者、模仿者轉變為未來信息技術引領者的偉大機遇。”潘建偉說。

　　在謠言終結者的環節，潘建偉還對量子鞋墊、量子水杯、量子波動閱讀法等暗黑“科技”做了辟謠。

　　此外，清華大學楊振甯講座教授、2019未來科學大獎得主王小雲，量子物理學家、清華大學教授薛其坤，經濟學家、清華經濟管理學院院長白重恩教授，AWS中國人工智能研究院首任院長、上海紐約大學計算機科學教授(學術休假)張峥，生物學家、首都醫科大學校長饒毅教授，社會學家、普林斯頓大學謝宇教授等就量子物理與密碼學、經濟學、社會學、人工智能的交叉話題同台進行了激烈的讨論。

　　王小雲教授介紹了在量子計算的巨大算力面前，經典密碼學的安全機制。薛其坤就新的量子信息技術革命何時到來以及相關的影響進行了預測。白重恩教授就經濟學家未來在量子計算時代的角色做了分享。

　　而在“上帝是否擲骰子”的對話環節，更是有人工智能領域、生物學領域、社會學領域專家的跨界對談。

　　人工智能專家張峥分享了關于深度學習的黑箱問題的理解。謝宇就社會現象的複雜性和不确定性，從社會學的角度回答了對上帝是否擲骰子的看法。饒毅從生命科學的角度，對于生命的誕生和演化是否是上帝擲骰子的結果給出了自己的回答。

　　魯白指出，此次新年科學演講回答了百年前愛因斯坦的疑問，不确定性的人生是有科學的依據，人生就是在不确定性中尋找确定性，努力改變自己，改變世界。

　　“這是自然科學和社會科學雙重驗證的一個答案，這是我們在2020新年的開端，聽到的最有科學含量、經受住科學拷問的心靈雞湯。”魯白最後總結說。