针对“CCTV10科教频道《透视新科技》-奇妙的量子”节目提出一些观点，欢迎批评指正

缪培贤（兰州空间技术物理研究所）

10月3日，CCTV10科教频道在《透视新科技》节目介绍了奇妙的量子（一）时间的计量，两位嘉宾介绍了时间计量的重要性，以及我国原子钟和北斗导航系统的研制历程、进展及其应用。嘉宾强调，原子钟的地位等同于原子弹，当命脉被卡脖子的时候，我们不能独立自主地发展，因此原子钟和北斗导航系统的独立自主对我国方方面面的发展都具有重要的意义。

《透视新科技》奇妙的量子（一）时间的计量：

https://tv.cctv.com/2022/10/03/VIDEStwlMau6W07NBt9QLLHG221003.shtml

10月4日，CCTV10科教频道在《透视新科技》节目介绍了奇妙的量子（二）量子计算机离我们有多远，片头介绍了费曼提出量子计算机的设想，并介绍了国内的九章和祖冲之号量子计算机。然后嘉宾举例，53个量子比特的量子计算机存储的数据量是2^53个，即10^16个数据，我国的天河超级计算机也无法存储这么多的数据，假如再增加10个量子比特，那就相当于多出1000个天河。不过嘉宾也表示目前的量子计算机仅仅是一个科学实验，还没有具体应用，嘉宾虽然描述了量子计算机诱人的应用前景，但指出量子计算机离应用还有比较长的路要走，实际应用还需要探索，具体应用时可能需要100W个量子比特，而且量子计算机只能由专业的科学家来操作。最后嘉宾指出量子计算云平台是一个重要的发展方向，任何公司可以通过互联网访问云端用量子的算力去解决计算问题，年轻人和小朋友可以熟悉量子计算机的运行原理后设计更多的应用程序。

《透视新科技》奇妙的量子（二）量子计算机离我们有多远：

https://tv.cctv.com/2022/10/04/VIDE4ZGvE2LpqC9al39o6Nh4221004.shtml

这个视频我听的是云里雾里，有很多不理解的地方，举五个例子：

第一，既然费曼提出了量子计算机的设想，为什么曾谨言先生编著的《量子力学》教材第四版序言中提醒读者费曼认为量子力学可能会失败呢？这里有怎样的故事呢？

第二，既然53个量子比特的量子计算机存储的数据量已经超过了天河，为什么还需要100W个量子比特呢？

第三，既然增加10个量子比特就相当于多出1000个天河超级计算机，1000个天河超级计算机的造价是多少呢？额外增加的10个量子比特的造价是多少呢？假如二者造价差距非常大，到底差在哪里呢？

第四，既然量子计算机的算力远远超过经典计算机，那么公司用接入互联网的经典计算机访问云端，怎么解决算力匹配的问题呢？毕竟经典计算机存储不了那么多数据，经典计算机会不会死机呢？

第五，既然量子计算机只能由专业的科学家操作，那么年轻人和小朋友如何在经典计算机上基于量子计算机的运行原理设计更多的应用程序呢？在经典计算机上设计的应用程序还能叫“量子计算机应用程序”吗？这里会不会有矛盾呢？

另外，一位嘉宾针对指数增长举例了棋盘麦粒的故事，其实还有折纸的故事，我之前博文介绍过。我认为折叠卫生纸的难度要小于制造纠缠的量子比特的难度，一位科研工作者和我讨论时指出“折纸一开始容易，折叠次数越多越困难，后面会非常困难，”并问我：“制造量子比特的难度，要怎样跟折纸比较？制作一个量子比特容易，制作非常庞大数量的量子比特有困难吗？”我回答道：“一张纸折叠5次，和造5个量子比特，肯定是折纸容易，折纸后面越来越困难，那么量子比特多了以后，制备量子纠缠态不困难吗？量子计算机的数据存储量和并行运算速度随着量子比特数呈指数增长，数据存储量和并行运算速度如何保证呢？既然250个量子比特存储的数据量比宇宙中的原子还要多，有必要造上百万个量子比特吗？”国内造出了76个光子和62个约瑟夫森结的量子计算机，假如认可折叠卫生纸的难度要小于制造纠缠的量子比特的难度，国内师生能折叠卫生纸50次吗？厚度为0.1毫米的纸对折50次后厚度达到1.1亿千米，可以来回金星一次，显然和棋盘麦粒问题一样，这是不可能实现的。（博文《用折叠卫生纸的实践来否定量子计算工程应用的可行性》的网址链接：https://blog.sciencenet.cn/blog-310789-1345577.html；博文《棋盘里放麦粒的故事你只知道⼀半》的网址链接：https://blog.sciencenet.cn/blog-310789-1345957.html）

10月4日颁发的诺贝尔物理学奖与量子纠缠有关，而量子纠缠又是量子计算机的物理基础之一，似乎量子计算机离我们不远了，但是基于上述疑惑和讨论，我认为量子计算机的研究计划应该缓行。国家自然科学基金委支持的“第二代量子体系的构筑和操控”重大研究计划的目标是为实现量子计算机等量子技术奠定物理基础，该研究计划已连续支持了三年，每年经费三千多万，每年培育项目和重点项目加起来二十几项，不妨基于前期项目的成果来论证下一步需要支持的研究内容。

原子钟和量子计算机分别是精密测量领域和量子信息领域的代表产品，前者已经应用于北斗导航系统，后者距离应用还有比较长的路要走；前者的地位等同于原子弹，曾被发达国家禁运，而后者我国的研究水平领先世界。我甚至认为精密测量和量子信息是物理基础相互矛盾的两个领域，因为精密测量通过控制各种实验条件，要把一个物理量测量准确，要让不确定度降低，因此精密测量追求的是确定性；而量子信息中的量子叠加和量子纠缠，要用波函数坍缩才能说的通，测量导致波函数坍缩是概率性的，不是确定性的，如果量子计算机中量子比特的读写是确定性的，那么量子计算机与经典计算机没有什么不同。我认为波函数坍缩在实验上是没有直接证据的，甚至与实验结果是矛盾的。例如，用约瑟夫森结制备的量子比特，测量其拉比振荡信号时如果引入波函数坍缩的概念，实验中应该给出非0即1的结果，而且只能给出一个状态，因为连续测量时波函数理应连续坍缩，这里有芝诺乌龟的问题。

虽然与量子纠缠相关的科研工作获得了诺贝尔物理学奖，但基于《透视新科技》的两期节目，以及基于磁共振塞曼跃迁调控的实验结果，我仍然相信定域性和因果律是正确的，坚信“上帝不掷骰子”。党的十六字教育方针是: 长期共存、互相监督、肝胆相照、荣辱与共。学术界应该允许有不同的声音吧？（博文《弱磁场中铷原子磁共振塞曼跃迁调控实验的实验数据分享》的网址链接：https://blog.sciencenet.cn/blog-310789-1312544.html）