“救命藥貴到買不起”的難題，未來能靠量子計算機解決？| 科技袁人_風聞

導讀

　　如果量子計算機也就是專用型的，將來在千比特以內就能對量子化學計算有指數級的提升，對於藥物研發來説，就省去這種地毯式搜索，這種大量人力物力、財力的投入，而把成本降下來，最終這種藥物的售價可能就要比之前降下兩三個數量級。

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　　本視頻發佈於2021年2月15日，播放量已超五百萬

　　2021年1月22日，袁嵐峯與量子超並和舜時科技創始人張文卓@九維空間 、北京理工大學物理學院量子技術研究中心教授@尹璋琦一起，為大家做了一場關於量子科技的直播，這是第二集直播錄屏，前期見《科學家評論各國量子計算實力，你猜最大的喜劇和悲劇是誰？| 科技袁人》，歡迎大家關注。

　　精彩呈現：

　　尹 璋 琦 ：

　　我想説一下，有好多人在講關於玻色取樣或者隨機電路取樣到底有什麼用途？其實它現在超越了經典計算機，這本身它在某些很特殊的場景下就已經有用了。

　　比如説我們過去這幾年很火的區塊鏈，區塊鏈裏面的有一些概念，比如説叫做什麼工作量證明，是吧？

　　最開始的用來做比特幣，我們要用工作量證明的辦法。但那個辦法它一個很大的壞處是我們需要消耗很大的計算量，來所謂的挖礦。

　　為了改變這一點，就有人提出了一個改進的協議，叫做以太坊。在以太坊裏面，他們認為我們可能需要用一個叫做權益證明 Proof-of-Stake，這麼一個東西。

　　這個權益證明的這麼一個協議裏面，一個非常關鍵的一點，它是需要有一個不容易被攻破的，而且能夠被人信任的這麼一個隨機數叫“發聲器”。

　　這樣的比如説像懸鈴木也罷，或者是九章量量子原型機也罷，它作為一個很特別的這樣一個隨機數的這麼一個發聲器，它是不能夠被經典的隨機數或者經典的計算機給模擬的。原則上來説，它就是可以用來做所謂權益證明的整個網絡裏面的這麼一個重要的節點，相當於是在權益證明， Proof-of-Stake裏面，它是可以找到它的應用。

　　據我所知到目前為止，以太坊的 Proof-of-Stake（權益證明）還沒有真正的被用起來，雖然有一個理論上的概念，但是真正把它落地，缺乏一些真正的硬件。所以像懸鈴木或者是九章，都是有可能作為潛在的這樣的一個硬件落地的這麼一個技術。

　　我覺得這很可能是對現有的這些計算網絡或者是這些東西有很大用處的這麼一個東西。

　　張 文 卓 ：

　　量子計算機，那我補充一下吧。就是有一個分類，量子計算機現在研製過程中，給它分成兩類。

　　一類是更長遠的目標，叫通用型量子計算機。這個對標的就是我們現在經典計算機，我們現在用的計算機都是通用的，只要他一個比特一個比特的去操作，實現任意的邏輯門，能解決任何的算法，比如説我們現在用的電腦，用的各種計算機，它就屬於通用的計算機。量子計算機的長期目標，也是做成這種通用的量子計算機，就是説任何兩個比特都可以糾纏起來，任何多個比特也都可以糾纏起來，所有的都聚集起來，它的功能就是最強大的，這是一個長遠的目標。

　　也是之前量子計算機曾經就很長一段時間，指的是通用的量子計算機，後來研製過程中，當時發現這個目標是太長遠了，非常難。

　　因為它跟經典計算機不一樣，經典計算機加一個比特，就是一個比特，它們之間直接是線性地往上增長，沒有什麼深入的關係。但量子計算機不一樣，它加入一個量子比特，它要求這個比特具有跟其他之前所有的比特能糾纏起來的能力，所以它每加一個比特，它的難度是2的n次方這個關係，而並不像經典計算機一樣，就是一個N的關係。

　　這樣比如説你先來50個比特，51比特難度就是50比特乘2，52比特就是繼續乘2，往上可想而知，整個研製過程是多麼的難。

　　但是為了讓這個量子計算機，能更早的為我們生活來服務，後來物理學家又提出了這麼中間一個過渡，叫做專用量子計算機。專用量子計算機就是説我不去做成我每個比特我都能操控的那樣，甚至連量子比特我都不是給它完全的製備出來，我只是用量子力學的過程，用物理過程來替代純粹的計算過程，用物理過程來做加速。

　　量子計算機本身它這個是製備的非常好的量子態，咱們科學家來控制它各種各樣操作，都是非常好的狀態。這種時候可以用這個過程，把它造成一個專用型的，來加速某些具體問題的計算量，讓這個速度變快。

　　實際上現在無論是懸鈴木還是九章，目前進入的階段是屬於專用量子計算機階段，而提出的量子霸權也好，量子稱霸也好，或者現在謙虛一點，應該叫量子優越性。

　　它實際指的是專用型的量子計算機，它的速度能超過現在世界上最快的經典計算機，能超過它一個有量級上的提升，就代表量子優越性出來了。

　　當然有很多做計算機科學的人，確實有這個疑問，甚至曾經我們有一次去英國開會，説量子計算機密碼威脅的時候，當提到這個專用型的時候，台下就有人大喊“It is unfair”。他的意思就是説你這是不公平的對比，因為本身你這個系統是有這個量子演化能力的，而經典計算機系統是沒有量子演化能力，它是一個粒子太多了，它的量子性已經消失掉了，這是經典系統，所以你拿它兩者來對比，這個能力就是相當於量子計算機作弊一樣。

　　即使你這麼想，也代表他的能力確實強。這就是好比姚明和咱們打籃球肯定是不公平的，但是 姚明這種身高，他確實就是厲害。所以現在專用型量子計算機，相當於這個階段，它是本身系統具有的優勢，它的物理優勢在自己的物業演化過程就完成了這個計算，最大的速度直接就要比經典計算機這個題整很多，所以這是目前的重點，在專用的計算機上。

　　尹 璋 琦 ：

　　對，不過現在來説專用量子計算機我覺得很大一點就是在增大量子比特數的同時，要控制它的誤差，或者是控制它的錯誤率，要把錯誤率控制到一個相對比較低的量級，比如説千分之一左右。這樣的話，目前的量子比特數可能在100，可能未來十年或者五年以內，它能做到幾百甚至1000，同時也要把錯誤率能控制在千分之一以下。

　　在這種情況下，人們希望能在未來五年或者十年以內能夠探索量子計算機專用計算機的應用。我剛才提到的一些潛在的用途只是在所謂量子優越性展現之後，人們很早看到了一些潛在的可能性。

　　還有一些其他的會跟我們的生活有更多更密切關係。比如模擬一些小的分子， 比如説 藥物分子或者是這樣的一些東西，我們可以加速藥物的研發。更長遠來説的話，我剛才説的提那些參數，錯誤率要千分之一以下，千分之一左右，比特數得到1000個甚至更多了。那是因為在這種基礎上，我們才真的能做出一個可以糾錯的，可以容納錯誤的一個通用的量子計算機。我們才真的能夠往shor算法或者類似這樣的更長遠的目標來邁進，真正驗證shor算法，破解公共的密鑰系統。

　　張 文 卓 ：

　　璋琦提到的模擬分子從量子化學到製藥的過程，確實這個非常重要。在我看來這個比最終實現shor算法還要重要。

　　因為大家還記得前幾年有一個很火的電影叫《我不是藥神》，這裏面就是指出為什麼抗癌藥賣的那麼貴，為什麼老百姓你連命都不救，你的藥廠還要賣這種高價，完全不在乎人的生死。但是你從藥廠的角度來講，它的整個研發過程，因為它計算機並幫不上太多的忙，它只能一種化合物一種化合物的去試，一種比例一種比例的去試，這種地產式的搜索，投入大量的人力、物力和資金，最後大海撈針找到一種有效，還要做長期的臨牀實驗，最後再審批上市，最後它的專利保護期就非常短，這麼幾年他要撈回本，要把成本賺回來，他只有一條路就是賣非常高的價格。

　　如果量子計算機也就是專用型的，將來在千比特以內就能對量子化學計算有個非常指數級的提升，能讓分子動力學的模擬，現在精準計算機都搞不定的事情，能在專用量的計算機上很短的時間給它搞定，對於藥物研發來説，就省去這種地毯式搜索，這種大量人力物力、財力的投入，而把成本降下來的時候，最終這種藥物的售價可能也就是要比之前要降下幾個數量級，兩三個數量級，這樣的話對於整個人類健康或者我們要提升民生來説，這是一個非常重要的。所以在我看來可能量子計算機，目前來看能對人類，對我們的生活最大的一個貢獻，也許就應該在製藥這個行業，它得到一個更廣泛的應用，而且它屬於專用量子計算機，就是在我們可預見的未來，它可預見的短期應該是實現的。所以我覺得這是它的無論是社會價值還是經濟價值，最大的點應該在這個上面。

　　袁 嵐 峯 ：

　　是，關於專用電子計算機多長時間內可以實現一個有實用價值的成果？陸朝陽預測大概是5年之內，這是他們目前努力的目標。