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姚期智院士專訪:量子計(jì)算的未來(lái) | NSR專欄

2018/12/06
導(dǎo)讀
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)將會(huì)共存,因?yàn)槎吒骶邇?yōu)勢(shì)。

姚期智  清華大學(xué)跨學(xué)科信息科學(xué)研究所所長(zhǎng)



撰文 | 蒲慕明 王玲

翻譯 | 余其身

校譯 | 史聰一


 


近年來(lái),量子計(jì)算和量子計(jì)算機(jī)在科學(xué)界和工業(yè)界都引起了大量關(guān)注??茖W(xué)家們期望利用材料的量子性質(zhì),來(lái)打破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)小型化的摩爾定律,進(jìn)而建立起新型的量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算這一概念是著名物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)在1981年首先引入的。該領(lǐng)域的早期創(chuàng)始人之一,圖靈獎(jiǎng)獲得者姚期智先生在1993年曾為量子計(jì)算理論基礎(chǔ)的建立做出過核心貢獻(xiàn)。自2011年起,姚期智擔(dān)任清華大學(xué)量子信息中心(CQI)創(chuàng)始主任,旨在將后者打造成為世界級(jí)的量子計(jì)算研究中心。在近期與《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(National Science Review, NSR)的一次對(duì)話中,姚期智細(xì)數(shù)了量子計(jì)算的歷史,并表達(dá)了他對(duì)該領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的看法。他認(rèn)為,量子計(jì)算機(jī)擅長(zhǎng)的任務(wù)包括新材料設(shè)計(jì)、藥物設(shè)計(jì)以及化學(xué)反應(yīng)模擬等方面,但在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)已經(jīng)被證明高效的領(lǐng)域,是不太可能取而代之的。


NSR:量子通信和量子計(jì)算受到媒體的廣泛關(guān)注。二者是兩個(gè)不同的概念嗎?


:量子通信和量子計(jì)算是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián),但是彼此獨(dú)立的概念。量子計(jì)算所需的技術(shù)更為高級(jí)。驅(qū)動(dòng)量子通信發(fā)展的主要目標(biāo)是為保密通信建立密碼學(xué)保障,在量子通信中,從一地到另一地的待傳送信號(hào)不必是高度準(zhǔn)確的。但量子計(jì)算卻要求信號(hào)的高準(zhǔn)確性。在過去十幾年中,谷歌等大型公司開發(fā)出了一些量子計(jì)算相關(guān)的新興技術(shù)。一般的看法是,可用的技術(shù)將在未來(lái)五六年中出現(xiàn)。量子計(jì)算的理論基礎(chǔ)在20年前就已經(jīng)建立了,現(xiàn)在的問題是如何實(shí)現(xiàn)它。


挑戰(zhàn)計(jì)算機(jī)小型化的摩爾定律


NSR:量子計(jì)算已然成為熱點(diǎn)話題。它的基本原理是什么?


:半導(dǎo)體電路小型化的快速發(fā)展使得傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的性能不斷提升。然而,這個(gè)小型化存在一個(gè)固有極限——當(dāng)芯片上電路元件的尺寸縮小到納米尺度時(shí),量子力學(xué)效應(yīng)將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位,并影響元件的性能。這將是摩爾定律的終點(diǎn)。(譯注:摩爾定律認(rèn)為在價(jià)格不變的前提下,集成電路上可容納的元器件數(shù)目每隔18-24個(gè)月增加一倍,其性能也提升一倍。)


對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來(lái)說,這是不可避免的命運(yùn);但是科學(xué)家們已經(jīng)開始考慮,能否把這種情況下有害的量子現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸娴摹獦?gòu)建一個(gè)利用由薛定諤方程描述的量子力學(xué)邏輯進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算機(jī),而不再是利用布爾邏輯進(jìn)行計(jì)算的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)這個(gè)理念是費(fèi)曼在1981年首次提出的。他說,原則上,人們可以設(shè)計(jì)一種計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)通過量子力學(xué)特性來(lái)工作,模擬量子系統(tǒng)并采用量子方程得到解。費(fèi)曼的這個(gè)理念在學(xué)術(shù)領(lǐng)域吸引了很大重視。


傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)通過集成電路利用雙值布爾邏輯(0和1)發(fā)揮功能。其計(jì)算是:把由比特表示的輸入點(diǎn)映射到更高層次,通過多重映射,得到輸出點(diǎn)以提供最終解。然而,量子計(jì)算機(jī)的量子比特可以表示1、0或者這兩個(gè)態(tài)的任意疊加。量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算類似于固體的旋轉(zhuǎn);在這個(gè)類比中,量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果類似于測(cè)量固體旋轉(zhuǎn)所得到的讀數(shù)(旋轉(zhuǎn)角度可以是連續(xù)的任意角度)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的一個(gè)操作,對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的路徑;量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)操作,可以沿著多個(gè)計(jì)算路徑進(jìn)行,而最終達(dá)到的是同一個(gè)目標(biāo),因?yàn)榱孔硬ê瘮?shù)允許在同一時(shí)刻存在多個(gè)態(tài)。這個(gè)現(xiàn)象就是量子并行性。量子并行計(jì)算是量子計(jì)算機(jī)的速度可以遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵原因。


NSR:就硬件設(shè)計(jì)而言,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別是什么?


:量子計(jì)算機(jī)是一個(gè)相對(duì)閉合的系統(tǒng);其計(jì)算幾乎能夠做到瞬時(shí)完成?;旧?,量子計(jì)算機(jī)表現(xiàn)得十分“羞怯”:一經(jīng)查看,計(jì)算就會(huì)被打斷并停止。此外,量子計(jì)算機(jī)是非常復(fù)雜的系統(tǒng),其涉及到多重前沿性技術(shù)。例如,量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元、多個(gè)單元之間的通信、量子比特態(tài)的調(diào)制等,都需要用到激光器。就量子計(jì)算機(jī)的材料與制造工藝而言,其不僅代表著過去三四十年中諸多先進(jìn)技術(shù)的集成,還涉及到各學(xué)科間的緊密合作。


NSR:量子現(xiàn)象的不確定性會(huì)影響量子計(jì)算的精度嗎?


:會(huì)的,但是一個(gè)不確定的答案并不一定是錯(cuò)誤的。事實(shí)上,有些量子計(jì)算總是能夠得出正確的答案。而且就實(shí)際計(jì)算而言,有一些誤差是可以被接受的,無(wú)需100%精確。


從理論到實(shí)踐


NSR:量子計(jì)算機(jī)的概念早在1980年代初期就已經(jīng)出現(xiàn),但在之后幾十年中似乎進(jìn)展緩慢。


:的確如此。在費(fèi)曼提出這一理念后,主要是物理學(xué)家在進(jìn)行深入的理論探索。直到上世紀(jì)90年代初期,在物理學(xué)家基本上闡明了量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行機(jī)制后,計(jì)算機(jī)科學(xué)家才開始進(jìn)入這一領(lǐng)域——我本人也是其中之一。1994年,貝爾實(shí)驗(yàn)室的Peter Shor設(shè)計(jì)了破解密碼的量子計(jì)算算法,引發(fā)了計(jì)算學(xué)界的廣泛興趣,美國(guó)政府和美國(guó)宇航局開始投入這一領(lǐng)域。多個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)、嘗試制造第一臺(tái)實(shí)際量子計(jì)算機(jī)的研究團(tuán)隊(duì)也開始出現(xiàn)。


NSR:從那時(shí)開始,主要的進(jìn)展有哪些?


:自那之后的主要工作是對(duì)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的方案進(jìn)行探討和選擇。在過去十幾年里,為制造量子計(jì)算機(jī),科學(xué)家們嘗試了各種材料,例如離子阱、超導(dǎo)體和鉆石。最近,拓?fù)浣^緣體也因其自身優(yōu)異的可校正功能而成為備選之一。但是前面還有很長(zhǎng)的路要走,主要困難之一是保持功能態(tài)的超低溫度。


NSR:您認(rèn)為第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)將在何時(shí)出現(xiàn)?


:許多人預(yù)測(cè)第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)將在未來(lái)五六年中出現(xiàn),但我認(rèn)為,要制造出能夠在數(shù)千量子比特水平上進(jìn)行可靠計(jì)算的量子計(jì)算機(jī),絕非易事。谷歌和IBM等大公司都在量子計(jì)算機(jī)研發(fā)上斥入巨資。特別是谷歌,它招募了該領(lǐng)域中最重要的專家John Marinis以及他在加州大學(xué)圣芭芭拉分校的整個(gè)團(tuán)隊(duì),而他們的研究進(jìn)展良好。


NSR:在您的倡議下,清華大學(xué)在2011年建立了量子信息中心(CQI),這個(gè)中心的目標(biāo)是什么?


:我們的目標(biāo)是打造量子信息的世界級(jí)中心,并為該領(lǐng)域培養(yǎng)下一代科學(xué)家。因此,我們的當(dāng)務(wù)之急就是招募高質(zhì)量研究人員,例如我們招募到的密西根大學(xué)費(fèi)米講席教授段路明。過去幾年里,他在我們中心做出了優(yōu)秀的工作。他的團(tuán)隊(duì)研究的鉆石色心量子計(jì)算在同行業(yè)中保持前列。他們還采用固體自旋實(shí)現(xiàn)了普適幾何量子門 [Zu C, Wang W-B, He L etal. Nature 2014; 514: 72-75]。


NSR:采用鉆石系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是什么?


:鉆石系統(tǒng)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):其一,它可以在室溫下運(yùn)行;其二,它具有固態(tài)晶體結(jié)構(gòu),如果系統(tǒng)能在幾個(gè)量子位水平表現(xiàn)良好,就有可能擴(kuò)展到更大的尺度。除了鉆石系統(tǒng),我們中心也在進(jìn)行離子阱、超導(dǎo)體和光子網(wǎng)絡(luò)的研究,而且正在做出很好的進(jìn)展。


不止于量子計(jì)算


NSR:量子計(jì)算機(jī)性能卓越,它們是否將會(huì)替代傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)?


:我認(rèn)為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)將會(huì)共存,因?yàn)槎吒骶邇?yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)具有量子計(jì)算機(jī)尚不具備的準(zhǔn)確性和成熟度。但相比于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī),量子計(jì)算機(jī)將在解決涉及量子力學(xué)效應(yīng)的問題上具備優(yōu)勢(shì)。例如,在材料設(shè)計(jì)、藥物研發(fā)和物理化學(xué)領(lǐng)域,量子計(jì)算機(jī)將會(huì)展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),而使用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)則很難解決這些問題。


NSR:量子計(jì)算機(jī)的硬件和軟件都與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有很大不同。目前的主要挑戰(zhàn)是什么?


:量子計(jì)算是一個(gè)典型的跨學(xué)科領(lǐng)域,需要相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家與工程師密切合作,尤其是量子物理學(xué)家與計(jì)算機(jī)科學(xué)家之間的合作。算法的突破將激發(fā)硬件的改進(jìn),反之亦然。例如,我在上文中所提到的Peter Shor教授,他不僅證明了量子計(jì)算可以解決密碼破解的問題,還解決了量子計(jì)算中的誤差修正問題。正是基于他的這一研究,物理學(xué)家們開始確信量子計(jì)算機(jī)的可行性。而當(dāng)量子計(jì)算機(jī)發(fā)展到一定階段,將會(huì)需要計(jì)算機(jī)科學(xué)的變革。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、運(yùn)算系統(tǒng)和編程語(yǔ)言都需要被重新設(shè)計(jì)。目前尚不清楚這將怎樣完成,但這是一個(gè)重要的研究方向。許多IT行業(yè)的領(lǐng)軍公司早已構(gòu)建了大量的項(xiàng)目來(lái)發(fā)展量子軟件。


量子計(jì)算方法和算法的研究是一個(gè)具有巨大潛力的領(lǐng)域。過去數(shù)十年中已經(jīng)出現(xiàn)了多個(gè)優(yōu)雅的計(jì)算方法,理論上都很有吸引力。我希望看到更多與實(shí)際相契合的量子計(jì)算方法出現(xiàn),諸如用于材料設(shè)計(jì)的方法。


NSR:量子計(jì)算機(jī)似乎需要科學(xué)和制造技術(shù)的共同發(fā)展?


:沒錯(cuò)。我已經(jīng)強(qiáng)調(diào)過,在中國(guó),制造量子計(jì)算機(jī)的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過只研究量子計(jì)算——因?yàn)檫@將帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)行業(yè)的發(fā)展。與中國(guó)登月計(jì)劃類似,這種大工程將激發(fā)科學(xué)家和工程師的潛力,他們會(huì)為了求解特定問題而創(chuàng)造出新方法和新技術(shù),這些方法和技術(shù)可以在工業(yè)發(fā)展、國(guó)家安全等諸多領(lǐng)域中做出有益于社會(huì)的貢獻(xiàn)。70年前,中國(guó)錯(cuò)過了占據(jù)微電子學(xué)高地的機(jī)遇;希望我們這次不會(huì)錯(cuò)過發(fā)展量子計(jì)算機(jī)的機(jī)遇?,F(xiàn)在全球很多國(guó)家都大力投入量子計(jì)算,以期未來(lái)在這一領(lǐng)域中占據(jù)領(lǐng)先位置。


在進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí),還會(huì)有一些眼前的顧慮。例如,適合于量子計(jì)算機(jī)的鉆石材料依賴于國(guó)外進(jìn)口。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)變得更加激烈,其它國(guó)家可能會(huì)拒絕將材料出售給我們。如果我們不自力更生發(fā)展這些材料,未來(lái)將很容易受到限制。另外,在該領(lǐng)域工作,無(wú)法在短期內(nèi)發(fā)表個(gè)人評(píng)價(jià)和職位晉升所需的文章。除非我們改變現(xiàn)有的評(píng)價(jià)體系,否則很難激勵(lì)研究人員從事這種基礎(chǔ)性研究工作。這些都導(dǎo)致了我們目前仍然依賴于進(jìn)口的材料和技術(shù)。


“姚班”與計(jì)算機(jī)科學(xué)的創(chuàng)新教育


NSR:您為改進(jìn)中國(guó)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育付出了巨大努力。而清華“姚班”也已經(jīng)成為培養(yǎng)年輕學(xué)子的典范。姚班是怎樣誕生的?


:2005年,我與時(shí)任微軟亞洲研究院主任沈向洋進(jìn)行了一場(chǎng)關(guān)于中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)高等教育的深入探討。我們都認(rèn)為中國(guó)有很多優(yōu)秀的學(xué)生,但是由于課程設(shè)置和教育方式的問題,他們中的大多數(shù)人都落后于美國(guó)學(xué)生。即使是那些赴美攻讀更高學(xué)位的頂尖中國(guó)學(xué)生,也會(huì)由于在本科階段缺乏對(duì)獨(dú)立和深度思考能力的培養(yǎng),而不得不在研究生期間經(jīng)歷一個(gè)艱難的過渡期。而這種不足的另一個(gè)反映是:在獲得美國(guó)終身教職的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域研究者中,華裔的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于印度裔。在經(jīng)過廣泛討論和細(xì)致考慮之后,我們決定在清華大學(xué)建立一個(gè)新模式,來(lái)培養(yǎng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域具有天分的本科生。


NSR:您怎樣為姚班選拔學(xué)生?


:我們每年都會(huì)為清華大學(xué)的新生舉行一場(chǎng)自選性質(zhì)的入學(xué)考試,選拔大約30個(gè)學(xué)生;他們大多為新生中的尖子生,或是數(shù)學(xué)、物理和信息科學(xué)的國(guó)際奧林匹克競(jìng)賽獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>


姚期智教授給姚班上課(圖片由姚期智提供)


NSR:姚班的課程設(shè)置有什么特別之處?


:首先,我們加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)算法課程。這是美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的本科課程,但在中國(guó)的大多數(shù)高校中還未開設(shè)。其次,我們主要從課程的質(zhì)量而非數(shù)量出發(fā),來(lái)優(yōu)化課程設(shè)置。中國(guó)的本科教育傾向于設(shè)置大量課程以使學(xué)生獲得學(xué)分,而不是鼓勵(lì)他們進(jìn)行深入研究。我們的新教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)發(fā)掘?qū)W生的天賦和潛力。在我們的課程設(shè)置中,包括了最新的挑戰(zhàn)性課程,這些課程由我們聘請(qǐng)的最好的教授來(lái)講授。我們也通過研究課題來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣和想象力。最后,姚班的全部課程都采用英文教學(xué),并為所有學(xué)生提供去國(guó)外交流一個(gè)學(xué)期的機(jī)會(huì)。這些努力的結(jié)果便是:在本科一二年級(jí)時(shí),姚班的許多學(xué)生就能提出很好的問題,并能夠持續(xù)對(duì)自己所提出的問題進(jìn)行研究。而到本科三四年級(jí)的時(shí)候,他們就具備了做研究的能力,甚至達(dá)到了研究生的水平。這一點(diǎn)是非常值得我們驕傲的。


NSR:這著實(shí)令人欽佩。但是,有資質(zhì)的導(dǎo)師同樣也很重要?


:事實(shí)上,在這一點(diǎn)上我們不同于其它大學(xué)。姚班的大多數(shù)教授都很年輕;他們非常具有創(chuàng)造性,并且樂于與學(xué)生互動(dòng)。在教學(xué)之外,他們也對(duì)本科生的研究進(jìn)行指導(dǎo)。


NSR:研究生的教學(xué)情況如何?


:研究生院的培養(yǎng)著重于研究。教授們開設(shè)與其自身研究領(lǐng)域相關(guān)的高級(jí)課程。院方希望學(xué)生們學(xué)習(xí)自己導(dǎo)師的課程,并與他們一起工作。也就是說,研究生的培養(yǎng)方法與全球其它地方并無(wú)二致。研究生培養(yǎng)的質(zhì)量如實(shí)地反映了研究院的質(zhì)量。在我們?cè)?span style="color: rgb(136, 136, 136);">(交叉信息學(xué)研究院,IIIS),我們盡職盡責(zé)地建立了一個(gè)高質(zhì)量教研團(tuán)隊(duì),在教學(xué)和研究?jī)煞矫娑极@得了極高的聲譽(yù)。


計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉未來(lái)


NSR:跨學(xué)科研究和跨界創(chuàng)新在全球都是一個(gè)新趨勢(shì)。對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)也是這樣嗎?


:是的,這是不可避免的。正是由于預(yù)見到這一趨勢(shì),我們?cè)缭?011年就在清華大學(xué)建立了IIIS,這可能是全世界第一批交叉研究機(jī)構(gòu)之一。你們可能知道,在過去近半個(gè)世紀(jì)中,計(jì)算機(jī)科學(xué)是一個(gè)有些閉門造車的學(xué)科,主要致力于研究領(lǐng)域內(nèi)部的問題,積累了大量理論和知識(shí)。過去十幾年來(lái),情況發(fā)生了變化。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)科學(xué)的許多技術(shù)突然變得非常有用起來(lái)。例如,計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中有一個(gè)叫做分布式計(jì)算的分枝學(xué)科,它能夠保證計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)固性和準(zhǔn)確性。幾年前,區(qū)塊鏈概念逐漸流行,并在金融系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,而它正是對(duì)分布式計(jì)算的改進(jìn)和應(yīng)用。對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)家而言,這是一個(gè)黃金時(shí)代——他們的研究能夠走出象牙塔,對(duì)世界產(chǎn)生巨大沖擊。這也將改變我們對(duì)于研究成果的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。


NSR:在其他許多領(lǐng)域,類似的變化也正在發(fā)生。神經(jīng)科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)之間也有越來(lái)越多的交叉。作為中國(guó)2030主要前沿科學(xué)計(jì)劃之一的“中國(guó)腦計(jì)劃”即將啟動(dòng),其中有很多內(nèi)容與新的計(jì)算方法和基于大腦信息處理原理的算法相關(guān)。


:這個(gè)領(lǐng)域很有前景。腦科學(xué)涉及多層次和多方面的探索,而且腦科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)都關(guān)心學(xué)習(xí)問題。AlphaGo已經(jīng)擊敗了最出色的人類圍棋手,但是,我們距離理解人類的大腦學(xué)習(xí)過程仍然很遠(yuǎn)。這個(gè)困難問題也許可以通過這兩個(gè)領(lǐng)域之間的融合來(lái)解決。


NSR:這個(gè)問題確實(shí)是中國(guó)腦計(jì)劃的目標(biāo)之一。類腦智能研究著重于把腦特征集成于機(jī)器學(xué)習(xí),旨在超越大多數(shù)當(dāng)前范式的監(jiān)督學(xué)習(xí)模型,例如需要大量數(shù)據(jù)組和計(jì)算功率的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。


:對(duì)于進(jìn)入該領(lǐng)域的不同學(xué)科的科學(xué)家而言,這也是個(gè)挑戰(zhàn),也正是我們需要交叉研究和跨學(xué)科合作的原因。


個(gè)人回顧


NSR:對(duì)于您的個(gè)人經(jīng)歷,我們同樣備感興趣:您總是處于計(jì)算機(jī)科學(xué)的前沿,這是如何做到的?


:在我轉(zhuǎn)行進(jìn)入計(jì)算機(jī)科學(xué)之前,我曾從事物理學(xué)研究,并獲得哈佛大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。物理學(xué)是一門問題驅(qū)動(dòng)型的科學(xué),有助于研究人員養(yǎng)成開放性思維習(xí)慣。在進(jìn)入計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域之后,我沿襲了這一習(xí)慣:首先找出核心問題,然后嘗試找出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。


在1975年獲得計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位后,我開始研究計(jì)算理論和復(fù)雜性問題,并取得了一些成績(jī)。1980年前后,個(gè)人計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方案開始發(fā)生改變,我意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)安全和密碼學(xué)是重要課題。于是我及其他科學(xué)家建立了基于復(fù)雜性理論的密碼學(xué)體系,這是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要成果。


1990年前后,我注意到物理學(xué)家們正在研究量子計(jì)算機(jī)。我發(fā)現(xiàn)這個(gè)想法非常有趣。它開始引導(dǎo)我涉足量子計(jì)算和量子通信,于是我也在這些新學(xué)科里做出了一些貢獻(xiàn)。


NSR:您最近的研究興趣是什么?


:除了量子計(jì)算之外,我最近還對(duì)計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)感興趣,尤其是拍賣理論——包括人們?cè)谂馁u市場(chǎng)中的行為模式,以及拍賣市場(chǎng)的特性。在過去10年里,計(jì)算機(jī)科學(xué)家開始加入經(jīng)濟(jì)學(xué)家的行列,使拍賣理論成為一個(gè)新的交叉領(lǐng)域。通過對(duì)拍賣機(jī)制和策略的設(shè)計(jì)與分析,我們能夠建立數(shù)學(xué)公式,來(lái)描述為達(dá)到特定目標(biāo)而采取的最佳市場(chǎng)法則和拍賣機(jī)制。


NSR:您放棄美國(guó)國(guó)籍,獲得了中國(guó)公民身份。您為何會(huì)做出這個(gè)決定?


Yao:這是一個(gè)非常自然的決定,我非常高興能夠成為一名100% 的中國(guó)公民。我已經(jīng)在清華大學(xué)工作了14年,深切體會(huì)到了與這里的同事和學(xué)生一起收獲成果的喜悅。


蒲慕明:中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所所長(zhǎng),NSR執(zhí)行主編;王玲:NSR特約撰稿人。


版權(quán)聲明

英文原文發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(National Science Review, NSR )2018年第4期,原標(biāo)題為“Andrew Chi-Chih Yao: the future ofquantum computing”。NSR是科學(xué)出版社旗下期刊,與牛津大學(xué)出版社聯(lián)合出版?!吨R(shí)分子》獲NSR和牛津大學(xué)出版社授權(quán)刊發(fā)該文中文翻譯。


原文鏈接

https://doi.org/10.1093/nsr/nwy042


制版編輯 | 皮皮魚

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