什么是量子计算?量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式前不久中国科学技术大学宣布成功研制了目前国际上超导量子比特数量最多的量子计算原型机“祖冲之号”操纵的超导量子比特达到62个并在此基础上实现了可编程的二维量子行走不难预料“祖冲之号”的成功不仅让中国向实现量子计算第二座里程碑的目标迈进了一大步更会促进中国各地方加速量子科技的发展
成都的量子科技发展该如何破题？今天的“成都科技人”系列报道，带我们走近中微达信创始人曾耿华。
曾 耿 华成都中微达信科技有限公司创始人
曾耿华从中科大毕业，在国家某重要科研院所工作多年后响应双创号召，于2017年和几位同事创立中微达信。中微达信以高速信号处理起家，凭借过硬技术切入量子计算领域，在2018年协助院士团队研发出国内首个国产量子计算控制系统，是成都本土成长起来的量子计算产业链代表企业。 自传统赛道跻身量子产业链前沿，中微达信做了什么？在交流中我们发现，不管是在项目合作还是公司运营上，曾耿华都喜欢用相似思路分析问题：以确定倒逼不确定。这种思路，或许正是成都在未来量子时代打开局面的关键。 曾耿华认为，中国顶尖的量子物理学家多集中在合肥、北京、上海、深圳，导致成都量子产业不具备先发条件。但成都拥有独特优势，譬如电子信息产业就能和量子技术产生大量交集。成都大可鼓励优势产业形成针对量子技术的产业优势，凭借“确定”的长板倒逼“不确定”的量子赛道完成布局。
2017年前后，中国双创如火如荼。彼时曾耿华和同事看到了国内外的大趋势，深感科技创业正当时，于是毅然放弃国家科研事业单位中层干部职位，创立中微达信：“我们认为要创好业，还得破釜沉舟，豁出去才能成功。”创业之初，中微达信立足于团队最熟悉的高速信号处理和精密测控领域，不久便引起了某院士量子计算团队的注意。和量子计算产生交集，曾耿华中科大的求学背景虽起了一定作用，但机会只青睐准备充分的人。
“在我们之前，院士团队已经找了几家科研单位合作研制量子计算控制系统，但没有成功，后来机缘巧合问到我们，”曾耿华回忆道，“他们最初也是抱着探讨的态度，但我们详细评估了项目，组织核心人员协助院士团队论证，并提出了令人信服的技术实施方案。他们有了信心，决定让我们来做，事实也证明他们的选择是对的。”为何中微达信能够做成这个项目？曾耿华认为原因不外乎三点：一是团队优秀，中微达信创始团队技术积累足够，系统工程经验丰富，遇到的技术障碍要比其他团队少；二是决心不同，公司有创业激情，创新动力足，办事流程简单工作效率高，可以在短时间内完成很有挑战的项目；三是运气不错，院士团队提出的要求，中微达信的整体团队能力恰好能够满足。而在合作过程中，中微达信团队的专业性再次打动了院士团队，让他们意识到这家初创公司确实能为量子计算的研究提供有力支撑，因此双方后续的合作越来越紧密。在曾耿华看来，这是一个信任不断加深的过程。曾耿华表示，量子计算目前还处在科学工程阶段，还不是成熟产业，其中蕴含着很多跨学科的科学、技术和工程问题亟待解决，因此需要组织跨领域的专家一起参与，研发挑战不小。比如沟通方面的挑战：“研究量子计算的物理学家对量子力学是精通的，但术业有专攻，他们不一定对偏电子学的控制系统非常清楚。这就导致沟通需要翻译，就是说物理学家的语言，如何让我们理解，而我们的语言，又如何让他们理解。”曾耿华表示，量子计算控制系统的目标，是要对量子计算CPU芯片中的量子比特进行测量和控制，而量子比特一般承载在最小物质单元上，常用的如电子、离子、光子等。为测量控制这些最小单元，院士团队提出了用物理语言描述的技术要求，曾耿华的团队必须理解这些要求并将其翻译成工程语言。经过翻译才会发现，有些参数是可以实现的，有些参数则需要商榷。至于为什么，曾耿华团队还需要把工程语言翻译回物理语言，进而说服对方调整方案。“经过三年合作，现在我们已经可以理解他们的语言，他们也开始理解我们在做什么了。”曾耿华表示。
▲中微达信研制的量子计算控制系统
再如工作风格的挑战：“搞科学的风格和搞工程的风格很不一样。搞工程需要任务书，你告诉我什么，我做出来什么，你没说清楚，对不起，说明这还不是我的工作。但搞科学不是这样，科学有很多不确定性，因此科学家提出的方案经常发生变化。”科学探索本质是试错，所以出现错误并不可怕；工程实现务求精确，错误可能导致不可挽回的灾难。科学经历无数次失败只需成功一次，工程却连半次失败都不能容忍。在曾耿华看来，工程看重需求定义，因为定义会决定产品质量，如果定义不明确，也就不可能做出可靠产品来，但科学属于对不确定的探索，需要调整、改变和创新才能出成果。这种底层冲突导致科学家和工程师的思维方式不同，进而令双方行事风格出现差异。这种差异不仅影响产品质量，某种情况下还影响公司经营。曾耿华指出，量子计算有很多问题都还在发展过程中，还需要考虑来自国际层面的技术竞争，因此无法避免迭代方案，但对公司来说，这种反复调整会增加大量研发成本。为解决这个挑战，曾耿华尝试了很多方法，最后发现有两招最有效：一方面加强沟通，要主动积极地提醒对方是不是还有认识不到位的情况，甚至启发对方提出来，然后双方共同梳理清楚那些尚不明确的技术细节；另一方面，双方共同做好产品规划，根据技术发展的总体态势，规划出可扩展的几种产品形态，化零为整，把连续的小调整变成分阶段的大调整。随着不断克服挑战，双方默契日益加深，合作研制的量子计算控制系统迭代至第三代，而中微达信的知名度也得以提升，成为一家贴上了量子科技标签的企业。“我们做量子计算控制系统，本质上是以第三方角度，把我们在电子信息领域内多年的基础研究、工程经验和产品积累为量子计算所用，这就是我们参与到量子产业中去的定位。曾耿华指出：“量子计算虽然离真正成为产业还有一段距离，但对于我们这种生产性服务的定位来说，有需求方，有供给方，它已经呈现出产业的特征了。”值得一提的是，今年初，与中微达信合作的院士团队在成都注册成立了公司，聚焦量子计算仪器仪表生产。院士团队落子成都，除成都政府的大力邀请外，与中微达信也不无关系——毕竟中微达信帮助他们解决了不少量子计算仪器仪表工程化的关键问题，让量子圈看清了成都电子信息硬实力。
根据成都“十四五”规划，成都将超前布局量子互联网等前沿技术，围绕产业链创新链供应链打造量子通信等成都新经济特色新赛道。但具体怎么布局，需要进一步深化论证。在曾耿华看来，成都有电子科技大学、四川大学等著名高校，在量子信息研究领域有较多积累，但在发展量子相关产业方面还不具备整体优势，因为中国顶尖的量子物理学家集中在合肥，在上海，在北京，在深圳，能够把控全局的战略科学家并没有在成都形成集聚，想要全面发展难度不小。他指出，要扭转这一局面，成都须出“奇兵”，另辟蹊径。成都应该以资源禀赋的确定倒逼量子科技等新赛道的不确定，寻找适合自己的“第二落点”，以顶层思考来定位城市所处的产业环节，拒绝跟风布局。如何找到“第二落点”？曾耿华以自己熟悉的量子计算举例说明：量子计算的产业化，不仅意味着量子计算机的制造，还意味着量子计算机的使用，这需要大量软件来支撑，软件研发就是潜在的“第二落点”。而聚焦量子计算机的制造，如果说量子计算芯片是“第一落点”，那占据量子计算主要成本的控制系统，乃至整机的制造，也是潜在的“第二落点”。要将“第二落点”坐实，还需和城市优势结合。比如电子信息是成都首个破万亿规模的产业，企业、人才、技术等资源已经积累了较长时间，潜力不俗，足以和量子科技可以产生大量交集，这些交集包括基础性的控制系统硬件，中微达信正是凭此切入了量子计算赛道。
“如果拿传统计算行业类比量子计算，成都不一定要培养像intel这样的主芯片厂商，但培养像华硕这样的板卡厂商，培养像戴尔这样的整机品牌厂，还是很有希望的，”曾耿华判断道，“我们的目标，就是成为量子计算领域的华硕。”再比如成都作为软件名城，既集聚了大量软件人才，也夯实了人才培育基础。据成都市经济和信息化局数据显示，目前在蓉60家高校（含高职）开设软件及相关专业约98个，全市软件及相关专业每年毕业学生约4.3万人，其中本科以上毕业生超过2.3万人。虽然编写量子计算相关软件，需要既懂量子特性、又懂计算理论的人才，目前这方面人才可以说几乎没有，但只要能够提前布局人才培育，等到量子计算应用开发成为风口，成都定能夺得先机。曾耿华认为，一旦成都拥有了产业链条上某环节的“专精特新”企业或人才优势，就和产业建立了不可替代的联系，话语权自然便会提高，对头部企业的吸引力也会大大增强。而这种关键企业和优势，如果靠招引得来，就像无本之木容易流失，非得下苦功夫，从自身资源禀赋中培育出来不可。
作为创业公司掌舵者，曾耿华打算把中微达信发展成研制销售产品的品牌公司，而非以接项目为主的研发工作室：“研发类项目需求常常变化，做起来吃力不讨好，成本也难以控制。”但为何他当初还是接下了量子计算的研发项目？曾耿华认为，量子计算跟其它领域的研发项目不太一样：量子计算是科学工程，也就是具备科学深度的工程，有着工程体量的科学。量子计算未来市场潜力不可限量，同时当下工程规模也不小，提早布局有利于公司构建行业壁垒，并形成循序渐进的长期战略。进入量子计算市场，对曾耿华来说实属顺势而为，他相当看好量子科技兴起的“大势”。曾耿华表示，第一次量子革命其实在100多年前就开始了，基于量子力学原理，核能、半导体晶体管、激光、核磁共振等诸多技术问世，极大地改变了人类的生活。第一次量子革命所产生的技术，大多基于量子力学原理下基本粒子的集体行为。例如电灯通电发光，就是基于电子能级跃迁而辐射光子的原理，但电灯辐射的光子是大量的，而非单个的，发光现象诞生于光子的集体行为。如今人类已经可以精细地操控单个原子、单个电子、单个光子，这将引发第二次量子革命，大量微观世界的量子现象有望真正影响到宏观世界，并带来颠覆式创新。
这些颠覆式创新，在量子信息技术三大领域——量子通信、量子计算、量子精密测量中均会涌现。量子通信能保证通信不会泄密，或将重构信息战的传统逻辑；量子计算带来的算法革新，可能在密码破译、金融分析、医药开发、人工智能等领域引发算力的爆炸式增长，大幅提升这些领域的生产力；而在量子精密测量领域，比如美国已在研究用里德堡原子制造传感器和通信接收器，用以取代传统射频系统，且灵敏度比传统系统高数个数量级。因为工作波长的问题，传统射频天线大小形状各异，有的甚至高达三层楼，这催生出了一个以天线研制为代表的射频微波产业，成都有许多这方面的公司。用里德堡原子通信，可把接收端的射频天线缩小到粒子尺度，这将彻底颠覆传统射频微波行业，甚至影响未来移动通信7G、8G的发展方向。在此项技术对产业产生实质影响之前，成都就应重视起来提早布局。曾耿华表示，国家高层已经意识到，“量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向”。这几句话高屋建瓴，点明了全世界争相布局量子科技的原因。
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