捕获拓扑量子计算的完美选择“马约拉纳费米子”、实现高效量子存储器、研制量子光学芯片、开始建设量子通信网、即将发射量子卫星，近年来，中国科学家开始在量子信息科技领域不断取得突破。那么，下一个科技拐点是否正悄悄走近？

近日，来自中科大的教授陈宇翱、陆朝阳，国家大科学工程HT-7U超导托卡马克实验负责人李建刚院士，阿里巴巴集团技术委员会主席王坚以及上海交通大学教授贾金锋等嘉宾就“科技拐点”展开讨论，深入探讨了在量子信息方面的研究成果是否能在将来迎来科技拐点”，并展望了中国在量子信息方面的发展前景。以下根据论坛实录整理：

科技拐点：已经来临还是仍然在我们身后？

王坚：

要回答这个问题，首先还谈不上科技拐点，而是如何定义科技这个概念，拿互联网来举例，它的数据都是现实的，所以计算是个科技拐点。这个拐点如果从科学角度讲的话，量子现象为计算所用确实是个拐点。为什么这么说呢？大家想一下，你们今天有没有任务需要用一千倍的计算才可以完成？当今天每一个人做的事情都需要用原来一千倍的计算能力才可以做完，在这种情况下科技到了一个拐点，我们的发展也到了一个拐点。因为今天的科技无法随随便便给我们提供一千倍的计算能力，人的创造力也会因为这个事实而会发生非常大的变化。于是世界是到了一个拐点，这个拐点就像过去我们要花四个月时间才可以从亚洲到北美洲，但今天可能是十个小时。这个拐点我们有目共睹，但是在哪个点上突破，我还是比较相信在量子计算理论这个技术上的突破，我自己也很期待这项技术。因为传输速度能超过光速听起来好像很遥远，但计算能力确实有可能有这样的突破，我自己也是非常期待的。

李建刚：

我认为科技拐点应该很快就来了，估计在一百年之内会有重大的拐点。科技发展无非就是那么几类：能源、环境、生命、健康、信息，以及材料。我们可以想像有朝一日聚变能实现了，能源就不用担心了。但是同时它对环境也会产生很大的变化。对于人类来说，通过量子计算得到信息能够知道哪一个细胞是不对的，算一算把它拿掉，人就有可能活到150岁甚至200岁。有时候我也在想这样一个事情：人类是否真的需要发展这么快？但是这是一个很难回答的问题。

陈宇翱：

这个问题确实很难回答，因为所谓的拐点并不是唯一的。回首科学发展史，在牛顿力学刚刚出现的时候，大家觉得这个太美妙了，宏观的的比如行星的运动，微观的空气分子的运动，都可以用一个公式计算出来。很多人都觉得发展到那个程度科学研究已经没什么意义继续下去了，有一些唯心主义的人就觉得是不是大爆炸的时候都已经决定了这些事情。有些科学家都很绝望，甚至都自杀了。后来量子力学发展起来，也是因为20世纪初两朵乌云，让人发现需要新的突破。所以在我看来，如果我们回过头看，确实百年内会有所谓的拐点，而且只会像指数增长一样越来越快，我们到底需不需要这么快，先不去讲它。包括我们数据的积累也是，现在一天积累的数据可能是以前所有积累数据的总和。量子计算的出现有可能在五十年内会带来一个拐点，再往后会或许有新的突破，人类对科技突破的需求是永无止境的，拐点始终是新的起点，而不是终点。（注：19世纪末，英国物理学家威廉·汤姆生提出，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作，只剩下两朵乌云：迈克耳逊－莫雷实验与“以太”说破灭、黑体辐射与“紫外灾难”。两朵乌云分别催生了相对论和量子力学，此后物理学的发展迎来爆发。）

马约拉纳费米子：或迎来新的科技大拐点

贾金锋教授用七年的时间发现了制造拓扑量子计算的最佳选择马约拉纳费米子，该发现或许会迎来下一个科技拐点。

今年初，上海交通大学贾金锋科研团队在实验室里成功捕捉到了一种物理学家寻找多年的神秘粒子——马约拉纳费米子。这种粒子既是困扰物理学界80多年的正反粒子同体的特殊费米子，也是未来制造量子计算机完美选择对象之一。

贾金锋：

量子计算非常有用，速度非常快，但并不容易实现，其原因之一就是量子比特纠缠会有很多噪音杂质，而拓扑量子计算可以利用它的拓扑性质，来保护量子不受干扰，而马约拉纳费米子的发现向拓扑量子计算迈进了一大步。

虽然量子计算的制造方法有很多种，但马约拉纳费米子是制造拓扑量子计算的一个最佳选择。因为拓扑量子计算完完全全是人们想出来的一个东西，而且拓扑量子计算必须有一个叫做任意子的东西，任意子其实在自然界中不存在，而马约拉纳费米子就是现在找到的唯一的一种任意子，所以我们说它是制造拓扑量子计算的一个最佳的选择。

马约拉纳费米子是一种非常特殊的粒子，因为它会出现正反粒子同体的特殊现象。一般情况下我们认为，正反粒子碰在一起就会湮灭掉，但马约拉纳费米子却很特殊，而如果两个马约拉纳费米子碰在一起就会湮灭掉。所以我们找到马约拉纳费米子，必须在空间上把它们给分开，不能让两个马约拉纳费米子碰在一起。

马约拉纳费米子和暗物质、中微子是完全不同的，它是一种准粒子，它只能在拓扑超导体里面去找。我们花了七年才找到它，因为找到这种粒子是比较困难的。最大的困难有两个：一个就是自然界中没有拓扑超导体，我们必须先造出这种材料来才能去找；另外一个就是在我们之前，没有人知道马约拉纳费米子到底是什么样子的，它有什么性质，所以一开始我们去找也很盲目，必须从拓扑超导体内部和普通的超导体的不同的信息中慢慢去找，找到这种不同以后，我们还要用马约拉纳费米子来解释这些东西，从而判断它们是不是确实跟马约拉纳费米子有关。所以我们花了七年的时间才找到马约拉纳费米子。

我认为，量子信息方面的研究成果很有可能迎来一个新的科技拐点。就拿我国来说，我国在这方面投入了大量的研究经费和人力，而且也取得了非常大的进展，特别是潘老师在量子通讯方面的研究获得了很多成果。在凝聚态方面、量子调控方面的研究也取得了很大的进展。如果政府能投入更多的资金，有更多的人才加入进来，我相信我们一定能在这个方面取得更多的突破，走到世界的前列！

（来源：新华网）