春节档科幻电影《流浪地球2》热映，让影片里被誉为“最有价值道具”的智能量子计算机MOSS火了。如果你看完了片尾彩蛋，会发现MOSS或许是整个《流浪地球》系列电影中的最大反派，从发动太空电梯危机，到制造月球危机，乃至木星引力危机、太阳氦闪，都是它的手笔。
那么，量子计算机真如电影中塑造的那般强大吗？在现实世界中，人类能否将MOSS变成实现？可行的技术路线是什么？又需要花多长时间？2月2日，百度量子计算研究所所长段润尧在接受封面新闻记者专访时表示，MOSS可以被理解为未来的通用量子计算机，相关技术的发展已处于“临界点”的状态，通过打造更好的量子芯片、更稳定的量子操作系统提升量子计算机性能，人类终究能将其变成现实。与其说以量子计算机为基础的人工智能统治统治人类，不如说“量子计算最重要的是带领人类步入更高层次的科技领域，解决人类社会当前所不能解决的问题，彻底改变人类的生活方式”。
百度量子计算研究所所长 段润尧
人类能把MOSS变成现实 但还没找到技术路径
不管是计算你这个月该领多少工资，还是玩一款电脑游戏，我们的计算机总是在长长的0、1比特串上施展“魔法”。我们现在使用的二进制数字0或1两种状态并且可以在这两种状态之间互相转换的单元称之为经典比特。现在计算机上运行的所有程序，都是建立在大量的经典比特之上，按照各种逻辑门操作，最终测量给出结果。
据段润尧介绍，所谓量子计算，就是把经典比特换成量子比特，把经典逻辑门换成量子逻辑门，经典测量换成量子测量，经典的算法换成量子的算法；在这样一套基于量子力学基本性质的体系上产生出来的计算方法，就是量子计算。相对于传统计算机使用的二进制，量子计算机使用的是量子比特来表示和存储信息。量子计算机之所以更加强大，是由于量子力学中存在叠加、相干和纠缠等神奇性质，在求解某些特定问题时，其速度要远远超过经典计算机；随着量子比特数目的增加，其计算存储能力将呈指数级规模拓展。
“目前，量子行业的发展可类比经典计算机早期的发展阶段，建造的计算机体积庞大，晶体管数目有限，普通用户难以接触到，也只能用这台庞大的机器演示加减乘除。”在段润尧看来，《流浪地球》电影中的MOSS属于通用量子计算机，相关技术的发展目前已处于“临界点”状态；但要进一步发展，甚至把MOSS变为现实，仍然面临很多挑战。“最关键的是提升现有量子计算机性能，如打造更好的量子芯片提供算力，打造更强大稳定的量子操作系统支撑应用与服务。”
电影《流浪地球2》中的量子计算机MOSS
对于量子计算机的研究，国际公认有三个指标性的发展阶段：第一阶段，量子计算机在某一方面或某些方面的计算能力超越经典计算机；第二阶段，研制可相干操纵数百个量子比特的量子模拟机，用于解决若干超级计算机无法胜任的具有重大实用价值的问题；第三阶段，制造可编程通用量子计算机，也就是把智能量子计算机MOSS变为现实。
不过，行业还没有找到把MOSS变为现实的具体技术路径。段润尧告诉记者，由于量子计算机的硬件技术路径众多，不同路径有着不同的底层原理，各有优缺点，所以目前还没有人能完全确定哪条能通往未来通用的量子计算。比如，得益于传统芯片制造工艺的成熟，超导量子芯片具有非常好的规模化前景；离子阱系统对温度要求相对较低，量子比特间连通性好；光量子计算机则可以在室温下运行，运营和维护成本低。
量子计算已走向产业化
仍面临“卡脖子”的风险
虽然人类距离电影中所描绘的MOSS还有一段距离，但在现实中，百度发布的“乾始”、本源量子上线的“本源悟源”等超导量子计算机已经发布，诸如IBM、微软等跨国科技巨头也都在加快研发与布局量子计算平台。现阶段的超导量子计算机不仅包含了高度自动化的硬件平台，还拥有针对硬件进行优化的自研量子操作系统、量子测控平台以及丰富的量子应用程序。
段润尧透露，集量子应用、量子软件、量子硬件于一体的产业级超导量子计算机诞生后，让量子计算可以从实验室走向产业化，为用户和客户提供便捷的量子服务。“不论是初学者还是行业专家，都可以在相应的应用中找到适合自己的功能。比如，初学者可以学习诸如量子纠缠之类的奇特量子效应；而行业专家则可以采用量子编程调用超导量子计算机、离子阱量子计算机或量子计算模拟器来完成复杂的计算任务。”
如今，量子计算的发展引领着新一轮科技发展的浪潮，驱动着多种行业的变革，是后摩尔时代必由之路。作为一种全新的计算范式，量子计算在基础科学探索、数字经济、人工智能、信息安全等众多领域都具备颠覆性的手段。
目前，我国在量子领域的整体水平处在国际第一梯队的位置，全球其他国家也在围绕量子科技进行紧密布局。2018年，欧盟投入10亿欧元实施量子旗舰计划；2018年，美国通过《国家量子倡议法案》，旨在确保美国在量子信息及其应用方面的持续领导地位，提出《无尽前沿法案》，计划投资1000亿美元在量子计算等10个领域。
对此，段润尧表示，当前我国量子科技产业可能面临被“卡脖子”的风险，迫切需要加大投入研发量子计算机与量子计算产业化布局，一方面确保量子计算核心技术的自主可控与领先性，另一方面加强量子计算产业化以形成可持续发展的量子科技生态，这将让我们在未来的科技竞争中处于优势位置同时抢占变革性未来产业的制高点。