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騰訊葛凌博士:量子技術如何改變下世紀的經濟和生態

5月17日,在《經濟學人》雜誌主辦的量子商業化論壇上,騰訊企業發展事業群總經理兼歐洲首席代表葛凌博士就量子技術發展機遇及相關案例作出分享。

以下為演講內容摘要。

量子計算具備為21世紀帶來決定性影響的潛力。從藥物研發到減碳,量子計算能夠促進眾多領域實現突破。如果應用得當,將帶來巨大的經濟和生態效益。

儘管其發展潛力顯而易見,量子技術目前在很大程度上仍處於概念驗證階段。在理論層面,量子技術潛力巨大,但支持實現這一技術的硬件尚未成型。目前還有很多重大的未知數,實現量子技術將會是一個漫長而複雜的過程。重要是對量子技術發展保持合理樂觀的同時,也要面對當中所涉及龐大工作量的現實。

解決問題

量子技術潛力的根本,在於量子計算機比現有最快的計算機還要快數十億倍。這意味着創新能夠更快地實現,大量節省投入的資源和時間 — 因此我們抱持樂觀期望,量子技術能夠解決我們這個時代所面臨的兩大挑戰:實現經濟繁榮,以及避免氣候災難。

但技術發展的具體情況很難預測。我們要擁有這種能力的量子計算機,就好比伽利略第一次用望遠鏡仰望星空。伽利略知道望遠鏡是一種強大的的工具、足以顛覆人類對宇宙的認知,但他當時還不知道自己用望遠鏡能發現什麼。

儘管如此,根據波士頓諮詢公司的報告,預計未來15到30年內,量子計算將創造4,500億到8,500億美元的價值﹔並最快可在未來三至五年內,為用戶和供應商帶來約50億到100億美元的價值。

至於量子技術會對哪些領域產生影響,我最看好的一個領域是藥物研發。包括騰訊在內的許多公司正致力於相關研究,例如以量子算法預測蛋白質折疊或抗體結構,更好地了解抗體如何附着在目標分子上。這方面的突破可能會為治療癌症和神經系統疾病帶來革命性影響。

可能受量子技術影響而轉型的其他領域包括電池模擬器和材料設計,這些改變對未來的社會和經濟發展都舉足輕重。目前,這些工序需要消耗大量的資源和能源,量子技術的應用有望能夠大大減少其碳足跡,同時讓我們在更短時間內製造出更優質的電池和材料。

變革性應用和時間尺度

最具變革性的應用和最早出現的應用之間是有區別的。

因為物理世界不受傳統規則的約束,而是受量子規則的約束,量子計算的真正變革性應用將遵循「自然即量子」這一簡單原則。 

如果我們想為自然建模,我們需要一個像自然一樣運作的機器。量子疊加、量子糾纏以及粒子間相互作用等特性在許多科學領域中起着重要作用,包括量子化學、能量儲存和藥物研發。為了取得真正的進展,我們需要模擬量子過程,因此我們需要一台量子計算機。

在量子計算中,需要區分物理量子位和邏輯量子位。新聞報道提到的都是物理量子位,但在現實中,處理能力取決於全面糾錯需要多少個邏輯量子位。據目前估計,幾百個物理量子位可以產生一個邏輯量子位,而世界上甚至還沒有一個邏輯量子位。

關於時間尺度,有諸如量子優化和機器學習問題等特定用例,一般估計只需十幾個或百多個邏輯量子位。這些是我們預計會在未來五至十年內看到的用例。

此外,還有一些較為複雜的用例,如哈伯法等化學過程的建模,我們預計需要幾百到幾千個邏輯量子位。這在所謂的容錯時代方能實現,可能需要十年乃至更長時間。  

以量子技術應對氣候挑戰為時已晚?  

氣候變化問題無法「一次性解決」,這不會是舉例說在2050年前解決了,以後就再也不必擔心的問題。但毫無疑問的是,在應對氣候挑戰的過程中,量子技術可以作為一種可行手段或長期解決方案。

當然,氣候危機的迫切性必須與量子技術的長遠潛力在時機上相匹配。我們無法保證利用量子計算改進電池技術等的進展會否「太遲」。但量子技術領域正以驚人的速度發展,我們有理由保持樂觀態度。

當中關鍵在於生態系統。過去五年,我們見證了一個生態系統的萌芽,Google、IBM、微軟和Honeywell等大型企業正在推動創新。但也有一些規模較小的初創企業在某些領域作出了特殊貢獻,比如量子初創企業專注於芯片冷卻或將經典代碼轉換為量子代碼。

量子領域的發展速度取決於這個生態系統的成熟度,比如私營企業和學術界更好地協作,與此同時政府進行投資。如果我們讓這個生態系統真正運轉起來,就能見證創新速度顯著加快,也許對氣候變化的貢獻會比我們預期的更快。

騰訊投資量子技術的原則

在騰訊,我們以長遠眼光看待量子技術。騰訊量子實驗室專注於基礎研究、第一性原理模擬和量子算法,並探索如何利用這些技術為企業客戶服務。

在投資方面,我們採取科學驅動的方式。投資量子科技的一大挑戰是所謂的「黑箱」悖論。評估量子、核聚變或生物科技等領域的早期深科技公司是一項艱巨的挑戰,因為核心技術往往處於早期概念驗證階段,很難評估和理解它的成熟度。

因此,我們根據投資階段(A輪/B輪/C輪/首次公開招股前)採取適當措施來降低這種黑箱悖論的風險。這主要是因為我們擁有深厚的科技專業知識,能夠真正了解正在開發的科技及其成熟度。

我們的團隊由科技專家主導,這讓我們作為投資者具有獨特的經驗。我們請內部的量子專家評估這些科技,並評估科學出版物、專利、基準等。這有助於我們摒除外界紛擾,發現真正的創新。這在量子領域尤為重要,因為量子技術的複雜性非常高。

騰訊投資量子科技的另一個原因是,該領域仍然存在一些重要的未知因素。比如,我們依舊不知道對於量子位、離子阱、超導、硅、光子、中性原子和電子自旋,最好的硬件是什麼。不同的方法處於不同的發展階段,在可擴展性、退相干時間、保真度和計算時間方面具有不同的優缺點。想要進軍量子領域的投資者應該考慮多元化方式,而非孤注一擲。

讓我們回到伽利略的例子:伽利略的偉大天文發現源於他發明的望遠鏡方能實現。我相信,量子計算機之於我們,猶如望遠鏡之於伽利略一樣強大。想象一下量子科技成為主流科技時,我們將有哪些發現——我認為對於量子領域的工作者而言,這是最振奮人心的時刻。