中国科学院院士姚期智：量子信息是革命性的科技

中国科学院院士姚期智

　　新浪财经讯 2017年11月16日-18日，“第十九届高交会-中国高新技术论坛”于深圳举行。本次论坛的主题为“聚焦创新驱动、提升供给质量”。美国国家科学院院士、美国人文科学院院士、中国科学院院士以及香港科学院创院院士姚期智先生出席并发言。他认为，量子信息是革命性的科技，量子计算机为什么比古典计算机更快？我们可以想成在量子的科学里面，这些最微小的物质有一个特性，它使得我们有这个可能性能够做大规模的平行计算。

　　以下为会议发言实录：

　　姚期智：谢谢主持人，各位嘉宾，今天非常荣幸有机会来这里和大家交流，非常感谢主办方邀请我来这。我今天想讲的题目是“打造国际一流学术品牌”，我是一位计算机科学家，我出生在中国上海，我在海外做教授做了很多年。13年前，在2004年清华大学邀请我回中国来全职工作，那时候清华大学就已经计划想要能够变成世界上一流的研究型的大学，我对于这个构想觉得非常兴奋，我觉得我有不少的经验，我想我也许能够对这项工作做出贡献，所以我就接受了他们的邀请。

　　我的希望是能够在中国建设出一流的计算机学院，不一定要很大，但是在计算机科学的某一方面。我的希望是这件事情能够在短时间就见到成效。我们大家知道中国有句话叫做“十年树木，百年树人”，所以做基础研究还有培育人才，这些都是非常长期的工作。但是我觉得在现在这个时代的科技变化得这么快，尤其是在计算机科学方面日新月异，所以我们需要能够在短时间就能够见到成效。我们不一定要做非常全面的整个领域，我希望能够在某一些特别的重要领域，能够达到在短时间见到成效。

　　我们该怎么做呢？回想起来这个工作，和大家很熟悉的事情很相近，就是要做这样一件工作，有一点像做一个创业公司，你做创业公司当然希望能够在不是很长时间就能够见到一些成效。怎么样能够开创一个好的创业公司呢？这里面的考虑，第一点一定要寻找一个好的机会，这个机会必须是大家所需要的，而且你自己跟你的团队能够有这个优势能够做这件事情。所以第一点你要寻找一个好的机会。第二点，你怎么样组织你的队伍能够运行呢？这里面也有一个很值得我们参考的事情，就是你做一个创业公司的话，你一定希望能够在短时间以内就能够创造出几个大家都感觉到非常有兴趣的品牌。这两件事情，好的机会，要创立一个品牌，这和我想做的事情是非常有关系的。

　　所以我们决定在计算机科学里面，我们专注在关于交叉学科这方面，很多年以来我感觉得到计算机科学经过四五十年的努力，基本上在计算机本身的优化、组织、运算这些内行的事情，都已经做得有相当成熟的阶段，今后的发展一定是把计算机用在一些其他的领域，不管是在科学上、工程上或者是在商业上。所以我在2010年就建立了清华交叉信息研究院，我现在就希望把我的这些经验能够和大家分享。

　　第一个为什么交叉学科是一个机会？我觉得现在经过六年以后，我们现在回看起来，确实是计算机的交叉学科里面，不但在基础研究上现在变得非常重要，而且有很多科技上的、商业上的运用。我们现在可以看一看几个例子。我们可以看到在现在一些非常出名的商业的研究院里面，大家对他们这些公司本身的业务，没有什么大关系的方向，像微软、IBM和谷歌，他们都有非常好的量子计算机的研究团队，基本上他们的研究程度和世界上最好的大学里面的研究队伍都能够并驾齐驱的。在微软、谷歌这些公司里面，他们也雇用经济学家，拍卖理论对他们的收入非常重要。

　　我觉得最重要的是前两年谷歌创造了一个Alphabet Holding Co．，在Alphabet旗下还有其他的子公司，生命科学、无人机、无人车、风险投资的方向，我觉得这件事情不仅仅是看起来是一个交叉学科的表现，同时我觉得这件事情有一个更深层的意思，现在计算机科学的发展，尤其是近年来在人工智能上面的突破，使得信息技术、计算机科学技术它里面所产生的经济效益可能在这个时间点上变得比一些传统的领域所做的进步，它的商业价值、经济价值可能更大。所以我们可以想一想下面一个场景，Alphabet下面有一个做生命科学的单位，这个生命科学的单位决定要做一个制药的工程，传统上我们看到一个药厂，他们也需要雇用很多计算机科学的人才，帮他们处理一些信息跟设计，跟搜索，怎么做出好的药物，这可以说是生物学子公司雇了计算机科学的人才来替他们做事。但是像Alphabet基本上是一个信息科学、计算机科学的公司，他下面做药的话，可以看成这是两个位置反过来，变成一个计算机科学的公司，但是他雇了一些生物学家来帮他达到制造药物的目的。这件事情是不是将来会有更多的计算机的公司走这条路，我们还需要等将来看。但至少它表示了在交叉学科上，它是一个在计算机科学发展非常重要的方向。

　　交叉信息科学是一个非常好的方向，所以我们在2010年就成立了交叉信息研究院，怎么样做这件事情？它的关键是在吸引人才上，怎么样能够吸引到杰出的人才，同时能够创造出一个理想的研究环境。这样我们不但能够吸引，同时我们能够保持住这些人才，同时培育一流人才。经过这六年的努力，我们招收到非常多的杰出计算机科学人才，在人工智能、大数据、密码安全、计算生物学等等，到现在已经有了20个tenure-track教授，我非常鼓励他们，让每一个教授都至少与一个别的学科，如物理系、生命学院、金融系、电机系都有合作的关系。因为我们是一个学术单位，我们也有自己的本科生和研究生。我们在招收人才上，我们采用大家都熟知的方式来创造一个环境。

　　我刚刚讲的一件事，怎么样能够有一个非常成功的机构，能够在短时间以内创造出几个品牌，在这种情形就是怎么样创造一些学术品牌，你有了品牌的话，你提到这个品牌大家都知道是你们的机构，提到你们机构，大家也会想到这些有特色的品牌。我们在这几年里面做出了两个我们觉得非常优秀的学术品牌，第一个就是我们设立了一个量子计算机实验中心，在这里研发量子计算机，因为基本上现在世界各国都把制造出量子计算机当作一个非常重要的科技高地，我们现在也有一个量子计算机中心，我们里面雇用了五六个物理学家，他们做实验，在世界上竞争着来做最早的量子计算机。这是一个科研的品牌。第二个品牌是一个教育的品牌，虽然我们研究生和本科生都有，但是我们在研究生上有一个相当特别的地方，我们虽然基本上是计算机科学的研究单位，但是我们能够给两个不同的博士学位，我们里面有学生是做计算机的专业，他将来就得到一个计算机的博士学位。但同时我们也有做量子计算机的，做物理的研究生，我们也能够发给他们物理博士的文凭。我想谈到的一个重要品牌是我们的本科学生，我们有一个精英计算机科学本科班，现在已经做得非常有名了，在外面大家都叫它姚班，计算机本科的一个特色，就是我们给他们非常好的基础数学、计算机，而且我们给他们很多机会能够学习量子物理、计算生物学、计算经济学等方面的课程。所以他们毕业的时候，我们的目的是希望他们能够发现他们最擅长，他们最喜欢的方向。我们最近几年毕业生有些毕业了以后，他去念研究院的时候并不一定都是去念计算机的研究院，他们有的去念物理的博士，也有念数学的博士。

　　我现在把我们这两个品牌讲一下。量子信息是革命性的科技，量子计算机为什么比古典计算机更快？我们可以想成在量子的科学里面，这些最微小的物质有一个特性，它使得我们有这个可能性能够做大规模的平行计算。不过这些平行计算并不是所有的形式都是可以做的，所以这里面这些量子定律，使得这些平行计算适用一些规律，但是在一定程度上可以达到指数级的平行计算，现在大家所能够想到的有下面的些应用。第一个是关于信息安全方面的应用，我们中国在量子通讯上非常领先，对于量子密码我们做得非常好。量子计算机还有另外一个特性，就是量子计算机能够破解大家现在认为最困难的密码，像RSA密码。所以在某一些经典上非常难的计算问题，量子计算机如果有了就变得非常容易，这是量子计算机第一个方面的应用。第二个方面的应用，这可能比刚才讲的安全方面更重要的应用，有了量子计算机的话，它会使得我们能够模仿物理量子的定律。大家知道现在最好的超级计算级，像天河二号或者太湖之光，它们能够被用在解决一些经典物理上的问题，能够解决微观方程式的问题，能够做得非常快。但是这些传统的超级计算级对于想要解决一些量子物理里面的方程式，他们是没有办法做得这么快的。但是有了量子计算机以后，如果你有任何一些在量子物理里面的问题的话，它都能够像超级计算级对于古典物理的效果，这样很多问题就可以解决了。一旦这些事情，量子计算机能够出现的话，那么它可以被用在量子模拟，这些对于制造新的材料、新的药物，也可以用在量子优化上，甚至在量子的人工智能上。第三个量子计算机的用处，其实并不是完全和量子计算机有关，而是量子的科技，在做量子计算机的时候会产生一些量子科技，让我们对于这些微小的量子事物能够产生很好的控制，这个就能够使得我们运用这些量子测量的科技能够大量改进我们现在成像或者是雷达探索系统的能力。我们清华在2011年，目标是要做最好的量子研究中心。

　　第二个品牌，我们招收世界上最好的学生，能够用最好的教育。现在这些成果，我们现在已经毕业了10届，这里面有很多已经崭露头角，这中间也包括一些杰出的创业的人，我就讲两个人，一个是旷世科技，印奇、唐文斌、杨沐，他们最出名的一个软件是Face++。小马智行，这是一个无人驾驶的公司，创始人彭军、楼天城，楼天城是姚班的，而且他是我个人的博士生。旷世大家都很熟悉，在人脸识别，在金融，在公安都做出很大的贡献。旷世公司协助公安局破了很多案子，在金融市场上有85%的覆盖率。小马智行专注于实现最高端的，L5无人驾驶的人工智能中心，他们在加州完成了全天候在恶劣的天气。小马智行，我想跟今天大会有关的，他们的总部就坐落在广州南沙，是国家级创新中心，是粤港澳大湾区的枢纽地带，这是一个非常理想的地方，从事这些高科技。我今天就讲到这里。

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