至于国家之间的研究侧重点不同，当然与政府管理部门的布局有关。但很大一个原因其实来自各国科学家的研究传统和积累。术业有专攻，你不能要求一个科学家昨天做量子通讯，j2直播，今天就能做量子计算；今天用光学方法做量子计算，明天用超导，后天则用iontrap.

有一件事情我想着重说一下。做量子计算只靠物理学家的努力是明显不够的，计算机科学家不参与是很难做好的。在美国、欧洲，从量子计算机体系结构、量子算法与复杂性、量子程序设计都有人在认真研究。而且物理学家与计算机科学家经常在一个屋檐下讨论。

但国内从计算机科学的角度研究量子计算基本上是空白。这对于我国在量子计算领域的竞争是明显不利的。从未来产业来说，也许最终量子软件的市场甚至比硬件还要大。从学科建设来说，翻开计算机科学各学科分支的教科书，我国学者提出的基本概念和思想太少了，原因在于六、七十年代这些学科分支兴起的时候，我国正处于文革中，科学家没能参与这些学科的早期创建。现在，量子计算给了我们一个难得的机会，如果我们错过了这个机会，几十年后再翻开教科书，可能还是没有太多我们的贡献。此外，人才培养也是极为重要的。就算中国做出的量子计算机比别的国家都好，如果没有量子软件工程师，恐怕也难说我们在这场竞争中取胜。而量子软件人才需要多学科的知识，因此培养起来不太容易。

我最近花了挺多的时间和精力在国内推到并组织队伍从计算机科学的角度研究量子计算，希望能够有一些成效。

【新智元】大公司也做量子计算，微软，谷歌，英特尔和IBM 等公司都投入了数千万美元进行量子计算机研究，您怎么看待产业界和学术界这一领域各自的努力？这些大公司谁的量子计算实力更强？

【应明生】 微软，谷歌，英特尔和 IBM 等公司投入的可能不是数千万美元，而是大得多的资源。

我是做理论研究的，与产业界接触不多，因此对产业界了解也不深入。但总觉得量子计算最终的实用技术肯定是产业界为主的。目前国内大公司还没有积极参与量子计算研究，对于我们国家在这个领域的竞争应该是不利的。我想一个根本的原因是，微软、谷歌、英特尔、IBM拥有极为优秀的科学家（包括做基础科学研究的），但我国产业界目前还缺乏这样的人才。但现在国内已经有一些极具规模和实力的公司，我相信他们肯定会很快参与进来。

至于这些大公司谁的量子计算实力更强？ 他们采用不同的技术路线，如超导、半导体、拓扑量子比特，也有startup公司用ion trap。但对于实验物理，我是外行，不敢妄加评价。

如何做出量子计算机硬件是极大的挑战

“拓扑量子计算是避免量子态退相干错误的神来之笔”

【新智元】量子计算当前的最大挑战有哪些？拓扑量子计算最近比较受关注，去年下半年清华还成立了拓扑量子信息技术中心，拓扑量子计算是解决量子计算的什么问题呢？

【应明生】 量子计算的挑战实在太多。当然，如何做出量子计算机硬件是极大的挑战，这是目前物理学家正在努力做的事情。一旦有了量子计算机，如何用好它将是对于计算机科学家的巨大挑战。

清华成立了拓扑量子信息技术中心这是好事情，但我不太了解。

实现量子计算主要的一个困难是量子态退相干引起的错误。1997年理论物理学家Alexei Kitaev提出拓扑量子计算能够避免这样的错误，这个想法是神来之笔。之所以叫拓扑量子计算是因为用到拓扑学性质。

【新智元】不久前“Nature论文描述了一台可编程小型量子计算机，由 5 个量子比特组成，这是全球首台可编程量子计算机"。但是我们也有报道IBM做出16个量子位的量子处理器。量子计算机的编程难度在于哪里？

【应明生】IBM没有说他们的16/17量子位处理器不能编程吧？

至于量子编程难在哪里？我的一个朋友就跟我说，听起来量子编程只需要将现有的编程方法简单移植过来就可以了，也在考虑命令式、函数式程序设计语言。如果真是这样，那就省事了。遗憾的是，事情远没有这么简单。某种意义上说，程序设计语言是人与机器通讯的语言。量子程序设计语言联系的是人与量子计算机，人这一端并没有变（我没听说有什么“量子新人类”），不同的是机器那一端。因此，关于人这一端的一些想法仍然适用。难的是“经典的”人这一端到“量子的”机器那一端的转化。即使在概念层面，这也比经典编程更难理解，因为经典编程考虑的是“经典的”人到“经典的”机器之间的联系。举几个这些年我一直在考虑的问题作为例子。程序的控制流如果是量子的，递归将是怎样的？量子纠缠在并行、分布式程序中起什么作用？如果再往机器那一端走，经典电路的优化有一整套的方法，但量子电路除了一个量子位的情形已经知道怎么做，多个量子位的情形很多年来并无实质性的进展。

个人的研究兴趣及经历

“我们看到了一个有趣的事情：自动机的一些整体性质竟然本质上依赖于底层逻辑的分配律，而量子逻辑没有全局的分配律。”

【新智元】据之前网上包括清华官网的资料，我们了解到您的研究方向是量子计算和量子程序设计，可以具体介绍一下您的研究方向嘛？

【应明生】我自己最近10年主要的研究兴趣在量子程序设计。目前国际上既有理论层面的研究，也有技术层面的研究。