量子世界充斥著確定與不確定的對立統(tǒng)一,這種矛盾甚至從微觀層面蔓延至宏觀。
譬如量子計算顛覆傳統(tǒng)計算是確定的,但何時顛覆不確定;當前我國量子通信發(fā)展居世界前列是確定的,但市場爆發(fā)的時間表不太確定;成都要布局量子科技是確定的,但如何發(fā)揮自身優(yōu)勢找準切入點有待商榷……
不過最近的新聞消除了些許不確定:中國科學技術(shù)大學宣布成功研制了目前國際上超導(dǎo)量子比特數(shù)量最多的量子計算原型機“祖沖之號”,操縱的超導(dǎo)量子比特達到62個,并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了可編程的二維量子行走。
“祖沖之號”使用的超導(dǎo)量子處理器結(jié)構(gòu)示意圖
量子計算的發(fā)展有三座里程碑:第一,實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性,證明量子計算機是可以超越經(jīng)典計算機,這已被谷歌在2019年率先實現(xiàn);第二,實現(xiàn)專用量子模擬機,把量子計算機變成一個真正可用的工具,科學界希望能在未來5到10年內(nèi)完成;第三,實現(xiàn)可編程的通用量子計算機,并大規(guī)模應(yīng)用,科學界認為至少還需20年。
不難預(yù)料,“祖沖之號”的成功,不僅讓中國向?qū)崿F(xiàn)量子計算第二座里程碑的目標邁進了一大步,更會刺激中國各地方政府加速布局量子產(chǎn)業(yè)。
成都該如何化解確定與不確定的糾纏,找到區(qū)別于其它城市的產(chǎn)業(yè)布局路徑?為回答這一問題,雨前顧問專訪了中微達信創(chuàng)始人曾耿華。
曾耿華從中科大畢業(yè),在國家某重要科研院所工作多年后響應(yīng)雙創(chuàng)號召,于2017年和幾位同事創(chuàng)立中微達信。中微達信以高速信號處理起家,憑借過硬技術(shù)切入量子計算領(lǐng)域,在2018年協(xié)助院士團隊研發(fā)出國內(nèi)首個國產(chǎn)量子計算控制系統(tǒng),是成都本土成長起來的量子計算產(chǎn)業(yè)鏈代表企業(yè)。
自傳統(tǒng)賽道躋身量子產(chǎn)業(yè)鏈前沿,中微達信做了什么?在交流中我們發(fā)現(xiàn),不管是在項目合作還是公司運營上,曾耿華都喜歡用相似思路分析問題:以確定倒逼不確定。這種思路,或許正是成都在未來量子時代打開局面的關(guān)鍵。
曾耿華認為,中國頂尖的量子物理學家多集中在合肥、北京、上海、深圳,導(dǎo)致成都量子產(chǎn)業(yè)不具備先發(fā)條件。但成都擁有獨特優(yōu)勢,譬如電子信息產(chǎn)業(yè)就能和量子技術(shù)產(chǎn)生大量交集。成都大可鼓勵優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)形成針對量子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,憑借“確定”的長板倒逼“不確定”的量子賽道完成布局。
與院士團隊合作,切入量子科技領(lǐng)域
2017年前后,中國雙創(chuàng)如火如荼。彼時曾耿華和同事看到了國內(nèi)外的大趨勢,深感科技創(chuàng)業(yè)正當時,于是毅然放棄國家科研事業(yè)單位中層干部職位,創(chuàng)立中微達信:“我們認為要創(chuàng)好業(yè),還得破釜沉舟,豁出去才能成功。”
創(chuàng)業(yè)之初,中微達信立足于團隊最熟悉的高速信號處理和精密測控領(lǐng)域,不久便引起了某院士量子計算團隊的注意。
和量子計算產(chǎn)生交集,曾耿華中科大的求學背景雖起了一定作用,但機會只青睞準備充分的人。
“在我們之前,院士團隊已經(jīng)找了幾家科研單位合作研制量子計算控制系統(tǒng),但沒有成功,后來機緣巧合問到我們,”曾耿華回憶道,“他們最初也是抱著探討的態(tài)度,但我們詳細評估了項目,組織核心人員協(xié)助院士團隊論證,并提出了令人信服的技術(shù)實施方案。他們有了信心,決定讓我們來做,事實也證明他們的選擇是對的。”
為何中微達信能夠做成這個項目?曾耿華認為原因不外乎三點:一是團隊優(yōu)秀,中微達信創(chuàng)始團隊技術(shù)積累足夠,系統(tǒng)工程經(jīng)驗豐富,遇到的技術(shù)障礙要比其他團隊少;二是決心不同,公司有創(chuàng)業(yè)激情,創(chuàng)新動力足,辦事流程簡單工作效率高,可以在短時間內(nèi)完成很有挑戰(zhàn)的項目;三是運氣不錯,院士團隊提出的要求,中微達信的整體團隊能力恰好能夠滿足。
而在合作過程中,中微達信團隊的專業(yè)性再次打動了院士團隊,讓他們意識到這家初創(chuàng)公司確實能為量子計算的研究提供有力支撐,因此雙方后續(xù)的合作越來越緊密。在曾耿華看來,這是一個信任不斷加深的過程。
曾耿華告訴雨前顧問,量子計算目前還處在科學工程階段,還不是成熟產(chǎn)業(yè),其中蘊含著很多跨學科的科學、技術(shù)和工程問題亟待解決,因此需要組織跨領(lǐng)域的專家一起參與,研發(fā)挑戰(zhàn)不小。
比如溝通方面的挑戰(zhàn):“研究量子計算的物理學家對量子力學是精通的,但術(shù)業(yè)有專攻,他們不一定對偏電子學的控制系統(tǒng)非常清楚。這就導(dǎo)致溝通需要翻譯,就是說物理學家的語言,如何讓我們理解,而我們的語言,又如何讓他們理解。”
曾耿華表示,量子計算控制系統(tǒng)的目標,是要對量子計算CPU芯片中的量子比特進行測量和控制,而量子比特一般承載在最小物質(zhì)單元上,常用的如電子、離子、光子等。
為測量控制這些最小單元,院士團隊提出了用物理語言描述的技術(shù)要求,曾耿華的團隊必須理解這些要求并將其翻譯成工程語言。經(jīng)過翻譯才會發(fā)現(xiàn),有些參數(shù)是可以實現(xiàn)的,有些參數(shù)則需要商榷。至于為什么,曾耿華團隊還需要把工程語言翻譯回物理語言,進而說服對方調(diào)整方案。
“經(jīng)過三年合作,現(xiàn)在我們已經(jīng)可以理解他們的語言,他們也開始理解我們在做什么了,”曾耿華表示。
量子計算控制系統(tǒng)
再如工作風格的挑戰(zhàn):“搞科學的風格和搞工程的風格很不一樣。搞工程需要任務(wù)書,你告訴我什么,我做出來什么,你沒說清楚,對不起,說明這還不是我的工作。但搞科學不是這樣,科學有很多不確定性,因此科學家提出的方案經(jīng)常發(fā)生變化。”
科學探索本質(zhì)是試錯,所以出現(xiàn)錯誤并不可怕;工程實現(xiàn)務(wù)求精確,錯誤可能導(dǎo)致不可挽回的災(zāi)難??茖W經(jīng)歷無數(shù)次失敗只需成功一次,工程卻連半次失敗都不能容忍。
在曾耿華看來,工程看重需求定義,因為定義會決定產(chǎn)品質(zhì)量,如果定義不明確,也就不可能做出可靠產(chǎn)品來,但科學屬于對不確定的探索,需要調(diào)整、改變和創(chuàng)新才能出成果。這種底層沖突導(dǎo)致科學家和工程師的思維方式不同,進而令雙方行事風格出現(xiàn)差異。
這種差異不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量,某種情況下還影響公司經(jīng)營。曾耿華指出,量子計算有很多問題都還在發(fā)展過程中,還需要考慮來自國際層面的技術(shù)競爭,因此無法避免迭代方案,但對公司來說,這種反復(fù)調(diào)整會增加大量研發(fā)成本。
為解決這個挑戰(zhàn),曾耿華嘗試了很多方法,最后發(fā)現(xiàn)有兩招最有效:
一方面加強溝通,要主動積極地提醒對方是不是還有認識不到位的情況,甚至啟發(fā)對方提出來,然后雙方共同梳理清楚那些尚不明確的技術(shù)細節(jié);
另一方面,雙方共同做好產(chǎn)品規(guī)劃,根據(jù)技術(shù)發(fā)展的總體態(tài)勢,規(guī)劃出可擴展的幾種產(chǎn)品形態(tài),化零為整,把連續(xù)的小調(diào)整變成分階段的大調(diào)整。
隨著不斷克服挑戰(zhàn),雙方默契日益加深,合作研制的量子計算控制系統(tǒng)迭代至第三代,而中微達信的知名度也得以提升,成為一家貼上了量子科技標簽的企業(yè)。
“我們做量子計算控制系統(tǒng),本質(zhì)上是以第三方角度,把我們在電子信息領(lǐng)域內(nèi)多年的基礎(chǔ)研究、工程經(jīng)驗和產(chǎn)品積累為量子計算所用,這就是我們參與到量子產(chǎn)業(yè)中去的定位。”曾耿華指出:“量子計算雖然離真正成為產(chǎn)業(yè)還有一段距離,但對于我們這種生產(chǎn)性服務(wù)的定位來說,有需求方,有供給方,它已經(jīng)呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)的特征了。”
值得一提的是,今年初,與中微達信合作的院士團隊在成都注冊成立了公司,聚焦量子計算儀器儀表生產(chǎn)。院士團隊落子成都,除成都政府的大力邀請外,與中微達信也不無關(guān)系——畢竟中微達信幫助他們解決了不少量子計算儀器儀表工程化的關(guān)鍵問題,讓量子圈看清了成都電子信息硬實力。
布局量子產(chǎn)業(yè),成都需出“奇兵”
根據(jù)成都“十四五”規(guī)劃,成都將超前布局量子互聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù),圍繞產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈供應(yīng)鏈打造量子通信等成都新經(jīng)濟特色新賽道。
但具體怎么布局,需要進一步深化論證。
在曾耿華看來,成都有電子科技大學、四川大學等著名高校,在量子信息研究領(lǐng)域有較多積累,但在發(fā)展量子相關(guān)產(chǎn)業(yè)方面還不具備整體優(yōu)勢,因為中國頂尖的量子物理學家集中在合肥,在上海,在北京,在深圳,能夠把控全局的戰(zhàn)略科學家并沒有在成都形成集聚,想要全面發(fā)展難度不小。
他指出,要扭轉(zhuǎn)這一局面,成都須出“奇兵”,另辟蹊徑。成都應(yīng)該以資源稟賦的確定倒逼量子科技等新賽道的不確定,尋找適合自己的“第二落點”,以頂層思考來定位城市所處的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),拒絕跟風布局。
如何找到“第二落點”?
曾耿華以自己熟悉的量子計算舉例說明:量子計算的產(chǎn)業(yè)化,不僅意味著量子計算機的制造,還意味著量子計算機的使用,這需要大量軟件來支撐,軟件研發(fā)就是潛在的“第二落點”。
而聚焦量子計算機的制造,如果說量子計算芯片是“第一落點”,那占據(jù)量子計算主要成本的控制系統(tǒng),乃至整機的制造,也是潛在的“第二落點”。
要將“第二落點”坐實,還需和城市優(yōu)勢結(jié)合。
比如電子信息是成都首個破萬億規(guī)模的產(chǎn)業(yè),企業(yè)、人才、技術(shù)等資源已經(jīng)積累了較長時間,潛力不俗,足以和量子科技產(chǎn)生大量交集,這些交集包括基礎(chǔ)性的控制系統(tǒng)硬件,中微達信正是憑此切入了量子計算賽道。
“如果拿傳統(tǒng)計算行業(yè)類比量子計算,成都不一定要培養(yǎng)像intel這樣的主芯片廠商,但培養(yǎng)像華碩這樣的板卡廠商,培養(yǎng)像戴爾這樣的整機品牌廠,還是很有希望的,”曾耿華判斷道,“我們的目標,就是成為量子計算領(lǐng)域的華碩。”
再比如成都作為軟件名城,既集聚了大量軟件人才,也夯實了人才培育基礎(chǔ)。據(jù)成都市經(jīng)濟和信息化局數(shù)據(jù)顯示,目前在蓉60家高校(含高職)開設(shè)軟件及相關(guān)專業(yè)約98個,全市軟件及相關(guān)專業(yè)每年畢業(yè)學生約4.3萬人,其中本科以上畢業(yè)生超過2.3萬人。
雖然編寫量子計算相關(guān)軟件,需要既懂量子特性、又懂計算理論的人才,目前這方面人才可以說幾乎沒有,但只要能夠提前布局人才培育,等到量子計算應(yīng)用開發(fā)成為風口,成都定能奪得先機。
曾耿華認為,一旦成都擁有了產(chǎn)業(yè)鏈條上某環(huán)節(jié)的“專精特新”企業(yè)或人才優(yōu)勢,就和產(chǎn)業(yè)建立了不可替代的聯(lián)系,話語權(quán)自然便會提高,對頭部企業(yè)的吸引力也會大大增強。而這種關(guān)鍵企業(yè)和優(yōu)勢,如果靠招引得來,就像無本之木容易流失,非得下苦功夫,從自身資源稟賦中培育出來不可。
對話:量子革命帶來顛覆式創(chuàng)新
雨前顧問:中微達信未來計劃如何發(fā)展?
曾耿華:我們計劃發(fā)展成研制銷售產(chǎn)品的品牌公司,而非以接項目為主的研發(fā)工作室。研發(fā)類項目需求常常變化,做起來吃力不討好,成本也難以控制。
雨前顧問:但當初還是接下了量子計算的研發(fā)項目?
曾耿華:量子計算跟其它領(lǐng)域的研發(fā)項目不太一樣。量子計算是科學工程,也就是具備科學深度的工程,有著工程體量的科學。量子計算未來市場潛力不可限量,同時當下工程規(guī)模也不小,提早布局有利于公司構(gòu)建行業(yè)壁壘,并形成循序漸進的長期戰(zhàn)略。
雨前顧問:怎么看待自己創(chuàng)業(yè)創(chuàng)進了量子科技領(lǐng)域?
曾耿華:我們屬于順勢而為。量子科技興起是“大勢”,現(xiàn)在處于第二次量子革命的風口,早晚都要進入的。
雨前顧問:第一次量子革命發(fā)生了什么?
曾耿華:第一次量子革命其實在100多年前就開始了,基于量子力學原理,核能、半導(dǎo)體晶體管、激光、核磁共振等諸多技術(shù)問世,極大地改變了人類的生活。
雨前顧問:第二次量子革命和第一次相比有什么不同?
曾耿華:第一次量子革命所產(chǎn)生的技術(shù),大多基于量子力學原理下基本粒子的集體行為。例如電燈通電發(fā)光,就是基于電子能級躍遷而輻射光子的原理,但電燈輻射的光子是大量的,而非單個的,發(fā)光現(xiàn)象誕生于光子的集體行為。如今人類已經(jīng)可以精細地操控單個原子、單個電子、單個光子,這將引發(fā)第二次量子革命,微觀世界的量子現(xiàn)象有望真正影響到宏觀世界,并帶來顛覆式創(chuàng)新。
雨前顧問:具體有哪些顛覆式創(chuàng)新?
曾耿華:這些創(chuàng)新在量子信息技術(shù)三大領(lǐng)域——量子通信、量子計算、量子精密測量中均會涌現(xiàn)。比如量子通信能保證通信不會泄密,會重構(gòu)信息戰(zhàn)的傳統(tǒng)邏輯;量子計算帶來的算法革新,可以大幅提升密碼破譯、金融分析、醫(yī)藥開發(fā)、人工智能等領(lǐng)域的生產(chǎn)力;在量子精密測量領(lǐng)域,比如美國已在研究用里德堡原子制造傳感器和通信接收器,用以取代傳統(tǒng)射頻系統(tǒng),且靈敏度比傳統(tǒng)系統(tǒng)高數(shù)個數(shù)量級。
雨前顧問:里德堡原子的這個創(chuàng)新不常聽說,能具體講講嗎?
曾耿華:因為工作波長的問題,傳統(tǒng)射頻天線大小形狀各異,有的甚至高達三層樓,這催生出了一個以天線研制為代表的射頻微波產(chǎn)業(yè),成都就有許多這方面的公司。用里德堡原子通信,可把接收端的射頻天線縮小到粒子尺度,將徹底顛覆傳統(tǒng)射頻微波行業(yè),甚至影響未來移動通信7G、8G的發(fā)展方向。在此項技術(shù)對產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生實質(zhì)影響之前,成都應(yīng)該重視起來提早布局。(程學怡)