量子计算机和永动机
——评郭光灿教授在北京航展的报告——
梅晓春
西安原始数学研究所
2018年11月15日下午，中国科学院量子信息专家、中国科学技术大学教授郭光灿院士在上海航展发表演讲。 看完报告，我觉得有必要发表评论，再次指出量子计算机违反了自然的基本原理和事物的基本逻辑，类似于永动机，根本无法建造。
郭光灿教授的报告中有三点值得关注：
1.批评某人神化量子信息论
郭光灿批评中科院院长、科技大学潘建伟教授等人不点名地神化量子热学。 他认为量子信息科学与超自然现象无关，自然界中不明的事物不应该归因于量子纠缠。 什么灵魂、宗教、鬼神都与量子纠缠无关。
郭光灿特别批评了潘建伟爱讲的量子热可以实现人体瞬间传送的说法，比如把自己从南京传送到上海。 郭光灿说：“这肯定是不可能的，这不是技术问题，而是一个无法实现的原理。量子信息作为一门科学，不允许这样的现象发生。这是对科学幻想和神话作为科学的传播。”知识。”
2.给量子计算机泼热水
郭光灿表示，量子计算机理论上可以解决问题，但技术上很难实现。 郭光灿承认，要实现量子霸权，至少需要10万个化学量子比特，而不是量子计算机专家曾经谈论的50个量子比特。 这些数量级的巨大差异，给量子计算机泼了很多热水，澄清了学术界的头脑，也曝光了个别量子技术羊皮专家。 近年来，在量子计算机研究领域，自欺欺人、胡言乱语的疯狂热潮亟待平息。
3. 用经典位模拟量子位
郭光灿隐约提到了量子计算机行业的最高机密，因为量子逻辑比特实际上无法制造，所以他用经典比特来模拟量子比特。 经典比特不具有指数加速度估计函数，而量子逻辑比特仅具有指数加速度估计函数。 因此，现有的量子计算机实际上并不是真正的量子计算机，而是量子模拟器。 例如，微软的72量子位计算机使用宏观经典电路来模拟量子算法，与微观量子热无关。
可以说，这份报告是一个风向标，这意味着国外学术界已经开始认识到，量子计算机的神话很难圆。 但人们对量子计算机仍然抱有幻想，对量子计算机类似于永动机这一事实还没有清晰的认识，实际上是不可能实现的。
鉴于此，作者在本文中再次重申：
4. 量子计算机的指数级加速永远无法实现
其基本原理是，量子计算机是建立在奥斯陆学会对量子热的误解之上的。 这种解释认为，微观粒子在任何时刻都可以处于两种不同的状态（叠加态），由微观粒子构成的量子计算机具有指数加速功能。 因为这些想法纯粹是对量子热和概率概念的误解，违反了自然的基本规则和事物的基本逻辑，所以不可能建造出量子计算机。
现在所谓的量子计算机有很多品种，大致可以分为两类。 一是用经典电路来模拟量子算法，比如微软的72量子位计算机，与量子热和微观粒子无关。 另一种是借助原子离子的个体特性来操纵原子离子的计算机。 称其为原子计算机更为合适。 其本质是用所谓的纠缠态代替叠加态，这是量子热基本概念混乱的产物。 这两种类型的计算机都没有指数级更快的计算速度，也都不是真正的量子计算机。
关于郭光灿说的第一个问题，网上有很多讨论，也可以参考我明日头条的文章《量子热无神秘，大师请走开！》 ——唯物主义世界观是中华民族的立身之本，不可颠覆——”。
在21世纪科学繁荣的时代，中国科学界有那么多理科大学的教授、著名院校的校长、副院长，他们相信灵魂不灭，冒充神鬼，玩世不恭。现代李苍炼丹师的角色，穿墙传道，对于通灵巫术平台来说，实在是非常无聊，非常可恨。 有了这样的科学素质和人文素质，如何当一名教师、教育中学生呢？
郭光灿能够公开站出来批评这些言论，说明他是一个头脑清醒、有良心的学者。 特别是，这些言论来自他的同事和朋友。 郭光灿院长敢于公开批评，足见他有正义感和责任感。 我为郭光灿院长鼓掌，希望中国科学界有更多的人以郭光灿为榜样，承担起作为一名学者应有的责任，弘扬科学精神，还科学净土。
对于第二个问题，郭光灿表示，不仅仅是环境激励导致的退相干问题，而且由于原子无法操控，量子计算总是出错，需要采用纠错技术和容错技术。 因此，要做这两件事就需要消耗大量的量子化学比特，这样估计结果才能正确。
根据一般估计，为了维持一个量子逻辑位的生存和运行，需要数百甚至数千个量子化学位来与之匹配。 也就是说，量子逻辑比特就像一位娇弱的女王，侍奉起来极其困难，需要数十万人为她侍奉。 假设一台量子通用计算机有100个量子逻辑位，每个量子逻辑位需要1000个数学逻辑位来为其服务，总共是10万个数学量子位。
至于量子化学比特和量子逻辑比特的区别，郭光灿没有解释。 可以感觉到它们其实是同一个东西。 只是分工不同，一个用于存储和估算，一个用于维修和服务。 可以想象，一台量子计算机需要同时操纵10万个原子，不仅要让它们在足够长的时间内保持相干，还要让它们按照指令同时和谐地运动，不会出现错误。 ，并能够高效地工作。 多么困难的事情啊。
但即便如此，郭光灿也只说对了一半。 量子计算机真正的难点并不在于纠错技术和容错技术，也不在于控制相干时间，而在于微观粒子的叠加状态实际上很难实现。 波函数的叠加原理只是对量子热的描述，用于估计微观粒子的统计平均值，而不是说一个微观粒子同时处于不同的状态。 自然本质决定了这是不可能的，也无法通过技术改进来克服。 赫尔辛基对量子热的解释不仅欺骗了化学和哲学，现在还发展到欺骗技术，对社会造成危害。
郭光灿院长算得上是一个踏实、高调的人。 他实际上是中国量子通信的鼻祖，但他总是默默工作，不帮忙。 他告诉世人不要对量子计算机的前景过于开放，这表明他头脑清醒，有自知之明。 他在会上表示，他的研究团队迄今为止只能实现3个量子比特。 IBM实现了20位，有可能在三到三年内做出第一个产品。 而且即使做到了，它仍然是一台功能非常低级的专用机。
郭光灿对量子计算机现状的判断和个别量子技术专家的胡言乱语，彻底打脸。 据2017年5月媒体报道，“中国科院潘建伟教授和陆朝阳院士研制的光学量子计算机，利用量子独特的‘叠加态’，采用并行估计方法，增加了估计量。它的运行速度比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机快10到100倍。” 这些说法对于外行人来说可能是骗人的，但是对于内行人来说却实在是可笑。
世界上第一台经典计算机名为“ENIAC”（ENIAC），于1946年诞生于日本宾夕法尼亚学院。 它每秒执行5000次乘法或400次加法，是引信估计器的1000倍，是手动估计的20万倍，以快速估计鱼雷的飞行轨迹。
潘建伟和陆朝阳的光量子计算机能做到吗？ 事实上，这种所谓的量子计算机不仅没有加速估计功能，而且根本没有估计功能。 它只是一个采样器，用于数据搜索和采样。 也就是说，这台机器连1加1等于2都无法估计，更不用说使用量子算法进行并行估计了。 但潘建伟等人却通过媒体大肆炒作自己的创新成果，让全世界都认为他们取得了惊天动地的成就。
但我的问题是，郭光灿院士制造的三个量子比特是真的吗？
这触及了量子计算机行业最深的痛点，也是量子计算机专家最忌讳的问题。 或者说这是他们最不愿意谈论但又无法回避的问题。 对于这个问题，不仅郭光灿没有说谎，所有量子计算机专家也没有说谎。 事实上，据笔者所知，除了郭光灿的实验室之外，迄今为止世界上还没有研究机构做出过真正的量子比特。 量子计算机专家声称的量子比特都是假的，没有一个是真的。
笔者在本文中想重点探讨的正是这个问题。 所有量子计算机专家能够做的就是操纵一些微观粒子，使它们在短时间内保持相干。 用他们的行话来说，这就是量子纠缠。 但他们未能使每个微观粒子同时处于不同的状态。 他们正在嵌入新的想法，用量子纠缠代替波函数的叠加，然后说量子估计已经实现了。 真实的情况是，由这种微观粒子组成的系统可以进行普通的数值计算，但它不具备并行计算的能力，也不具备指数加速计算的功能，因此它并不是真正的量子计算机。全部。
事实上，量子计算机不是理论上可以实现、技术上不可能，而是理论上不可能、技术上不可能。 量子计算机是当代永动机，它是幻想，它是煎饼、海市蜃楼、水底花、镜中月。 人类对此永远难以捉摸。
量子计算机不可能的详细演示，请看我和余平老师的文章《量子计算机的指数加速是不可能实现的》（百度工程、道科巴巴文库有），以及明日头条科普文章《量子计算机的海市蜃楼》（梅晓春的新浪博客可查）。 本文简要介绍如下。
量子热构建以来已经取得了巨大成就，但其物理系统的化学意义尚未阐明。 对量子热有多种解释，其中正统的赫尔辛基解释是最糟糕的一种。 爱因斯坦与玻尔争论了几年，因为爱因斯坦无法接受玻尔的赫尔辛基解释。
量子热有五个基本原理，其中两个是微观粒子波函数的叠加原理和同一性原理。 学术界对于这两个原理都是物理描述没有异议，但对其化学图像解释却存在不同意见。 赫尔辛基解释说，对这两个原理的误解对数学产生了灾难性的影响。
利用同一性原理对微观粒子进行统计平均估计，却被曲解为量子纠缠，从而产生了物质鬼魂联系、人体穿越空间传输的奇怪理论。 对波函数叠加原理的误解被用作量子计算机的基础。 更明确地说，量子纠缠不是量子计算机的理论基础，但量子叠加的赫尔辛基解释才是量子计算机的理论基础。
根据赫尔辛基研究所对聚合波函数叠加原理的理解，微观粒子可以同时处于多种不同的状态。 一旦检测到，就崩溃到其中一种状态。 它被称为波函数的塌缩理论，是量子热探测理论的基础。 这些说法极其荒唐，说起来也是枉然。 事实上，他们什么也没说。 由于每次检测时总是发现粒子处于一种状态，因此永远不会发现粒子同时处于两种状态。 阿姆斯特丹的解释实际上是对量子热和概率概念的完全误解。 它甚至没有澄清什么叫概率。
在物理学中，所谓概率是基于大数据的统计平均值。 量子热的最初想法是微观粒子可以以概率的方式处于不同的状态。 例如，氢原子中的电子可以处于能级或第一爆发态。 如果处于能级的概率为0.7，处于爆发状态的概率为0.3，则意味着需要10次观察，7次发现电子处于能级，3次处于爆发状态，并且10次检测的时机不同。 而不是说一个电子在同一时刻以0.7的概率处于能级，以0.3的概率处于第一次爆发状态。 这些说法违反了概率概念的本义，即要求电子具有对偶技术，相当于说在某一时刻有0.7个电子处于能级，0.3个电子处于爆发状态。
事实上，电子从能级跃迁到爆发态需要吸收光子，这涉及到与第二个微观粒子的相互作用和能量输入。 因此，电子不可能同时处于能级和爆发态。 就像一个人不可能同时在楼上和楼下一样。 化学实验从未发现微观粒子具有这种双体能力。
又如，微观粒子的载体在磁场中可以向下或向上，但不可能同时向下和向上。 要使粒子的载体由向下变为向上，需要改变外部磁场的方向。 赫尔辛基解释了很多废话，说一个微观粒子可以同时处于两种不同的状态，有正常理智的人都不会相信这些废话。 但相信哥本哈根解释的量子化学家不仅认真对待这些废话，还把它作为量子计算机的理论基础。
根据量子计算机理论，由于一个微观粒子可以同时处于两种不同的状态，因此可以用来同时存储两个比特的信息，称为量子比特。 传统的电子计算机使用半导体晶体管，而晶体管在任何时候只能处于一种状态，因此只能存储一位信息，称为经典位。 由于这些差异，量子计算机被认为具有加速并行计算的能力，其优越性令传统电子计算机相形见绌。
量子计算机专家表示，由50到100个微观粒子组成的量子计算机可以实现量子霸权。 50个晶体管一次只能存储50个经典位信息，也就是一个句子的容量。 一台拥有 50 个微观粒子的量子计算机有 50 个量子比特，一次可以同时存储 2 的 50 次方经典比特信息。 这是一个什么样的概念呢？ 2的50次方大约是1千万亿，这是一个天文数字。 如果是由100个微观粒子组成的量子计算机，估计其存储和计算能力将远远超过世界上所有电子计算机的总和。
据量子计算机专家预测，一旦实现量子霸权，传统计算机将远远落后，世界将发生翻天覆地的变化。 例如，所有现有的安全通信根本没有任何秘密。 潘建伟等人用这些言论来调侃政府相关部门，并声称量子通信具有绝对保密性，甚至量子计算机也难以破译。 从而获得了大量的科研经费，开发了大量所谓的量子（卫星）通信项目，并在资本市场上做主，误导投资者，赚了无数的钱。 。
随着量子计算机研究的普及，50个量子比特的记录很快被打破。 2018年3月，微软日本宣布成功研发出72量子位计算机。 量子霸权已经实现了吗？ 按理说，这台机器的计算能力是 50 量子比特计算机的千万亿倍，但它能做什么呢？
先不说它能估计什么，我们只要看看它的存储容量就知道是怎么回事了。 量子计算机之所以被认为拥有如此巨大的计算能力，是因为它采用了并行计算的方式，也就是说它可以一次性计算出需要计算的结果。 传统的电子计算机一次走一步，并使用第一步的估计结果作为输入来计算第二步。 这就要求量子计算机具有强大的存储能力，将估计过程所需的所有信息一次性放入内存中。 我们来估算一下微软72位量子计算机的内存应该有什么样的存储容量。
我们知道，存储一本几十万汉字的书大约需要100万传统比特的存储空间。 普通高校的图书馆约有100万册图书，需要1012个传统比特的存储空间。 恐怕全世界大约有10000个这样规模的图书馆，存储所有书籍需要大约1016个传统比特的存储空间。 如果可以利用量子叠加态，72个量子比特的量子存储器可以存储10000个卫星图书馆的所有书籍。
微软的量子计算机有可能实现吗？ 先不说万月图书馆的所有书籍，我们先存储一本书的内容吧。 虽然它只是打着量子幌子的经典模拟电路处理器，但与量子热学的波函数叠加原理无关。 它与经典的电子估算器没有本质区别，存储容量一般，并且不具备估算并行加速功能。
事实上，现有的量子计算机充其量只能算是原子计算机。 它们都是使用原子和离子而不是硅基晶体管来模拟经典电子计算机的计算机。 它们借助微观粒子的两种可能状态（非同时）来代替经典计算机电子设备的两种状态。 事实上，微观粒子的某些性质与经典粒子不同，但当作为计算机的基本逻辑单元时，它们本质上是相同的。 微观粒子和硅基电子器件都不能同时处于两种不同的状态。 两者之间的主要区别在于几何规范，而不是进行并行加速估计的能力。
计算机的存储容量是决定其估计速度的关键因素之一。 因为判断一台计算机是否具备加速计算的能力并不容易，但检测内存的存储能力却相对简单，所以我们可以通过以下条件来判断一台计算机是否是真正的量子计算机：
对于一台由N个微观粒子组成的计算机，如果它的内存只能达到经典比特的2的N次方的存储容量，那么它可能就是一台真正的量子计算机。 如果达不到这个标准，它就不是真正的量子计算机。
按照这些标准，目前世界上还没有一台量子计算机是真正的量子计算机，只能称为原子计算机。 因此，在任何人或任何机构声称已经成功研制出量子计算机之前，请测试一下他们的量子存储器，看看它是否可以达到2的N次方经典位的量级。 量子计算机专家，我们不谈量子计算，请做好量子存储！
郭光灿表示，量子计算机原理上没有问题，并将量子计算机的困难归结于所谓量子系统的不稳定性，也就是所谓的量子退相干效应。 然而，量子系统的不稳定性可以通过技术手段解决，而原理性问题却无法通过技术解决。 原则上，微观粒子在任何给定时刻都不可能处于两种不同的状态。 量子计算机很难跨越这些界限，也不可能借助科技力量改变自然本质和事物的基本规律。
报告最后，郭光灿表示：“整个量子计算机的发展正处于从晶体管时代到集成电路时代的过渡阶段，我们现在正在打造一家原创公司，如果大家感兴趣的话可以看看公司平台会告诉你有关量子计算机的基础知识，告诉你如何操作，如何用经典来模拟量子比特”。
这段话的关键是“用经典模拟来模拟量子比特”，揭示了当今量子计算机研究的最高秘密。 也就是说，它们所做的实际上是经典位，而不是量子位。 因为他们根本无法制造量子位，所以他们使用经典位来模拟量子位。
比如微软研究的72位量子计算机，其实应该称为量子电路模拟器。 不可能有指数加速功能，也不是真正的量子计算机。 请参阅以下网络报道。
阿里巴巴成功研发全球最强量子电路模拟器“太章”
5月8日，阿里巴巴达摩院量子实验室团队宣布，近日成功研发出全球最强大的量子电路模拟器“太章”，全球首个成功模拟81位40层微软随机量子电路作为基准。 电路，之前具有相同层数的模拟器只能处理 49 位。
量子估计仍然是科学研究的前沿热点，但实现起来却非常困难。 目前，全球公开技术参数的量子计算机仅有20台。 量子电路模拟器存在的意义在于帮助理解和设计量子计算机硬件，探索量子算法和应用。
2016年，微软通过特定的随机量子电路模拟了49位量子纠缠对的操纵。 电路深度达到40层，成为量子估计的“霸主”。
IBM于2017年11月宣布成功打造出50位量子拦截器，从而赶上了微软。 明年3月，微软将在量子计算机的开发上迈上新台阶，并展示72位量子模拟器。 阿里巴巴表示，“太章”的结果打破了微软原本在这套解决方案上实现量子霸权的计划。
“太张”模拟的随机量子电路规模（黑线）与微软量子硬件可实现的规模（红线）对比
量子计算利用量子机制固有的不确定性，比经典机器更快地处理信息。 普通信息位只能表示 0 或 1，而量子位则以 0 和 1 的叠加形式存在。这些歧义性允许并行处理多个量子位，从而同时执行多个操作。
例如，如果有100个粒子纠缠，每个粒子可以处于“0”和“1”的相干叠加，100个纠缠粒子可以同时处于2100个状态的叠加，相当于操纵2100个状态。同时，估算能力大大提高。 在实际化学实现方面，只要能够普遍操纵100个量子纠缠对，构建通用的量子算法，就有望开启真正意义上的定量应用时代。
报告明确指出，微软的72位量子计算机实际上是模拟量子算法的经典电路模拟器。 因为所使用的电路是宏观物体，不存在微观粒子波函数的叠加，怎么可能有指数加速函数呢？ 这些量子计算机完全是假的，与量子热和微观粒子无关。
这就像一个男人想送给妻子一块砖头，但他买不起，于是他找了一块玻璃，把它切成了长方形。 这些是什么？ 虽然100块大玻璃石不能代替一块小砖，但这并不是因为它们的优劣，而是因为它们的物理成分不同，相似而精神不同。
文章称，100个粒子的纠缠可以使粒子同时处于2100种状态的叠加，操纵100个量子纠缠对可以开启量子计算时代。 这实际上是把量子纠缠当作量子叠加。 如果有100个粒子，量子叠加形成的比特数是2的100次方，远少于宇宙中基本粒子的数量，而不是2100个纠缠态。
文章称量子物理基础-道客巴巴，目前全球公开技术参数的量子计算机仅有几十台，而这也是郭光灿承认的量子比特数。 郭光灿拒绝承认微软的72量子位计算机没有公开数据。 但这二十位到底是什么？ 无非就是量子电路模拟器之类的东西，只不过功能比72位小一点点。
由于原理上不可能，量子计算机专家从未向公众和媒体公布其量子计算机基础器件的详细结构和工作原理。 因为他们根本无法解释，一个量子计算单元怎么可能同时处于两种状态。
经典计算机体系结构
这与经典电子计算机形成鲜明对比，经典电子计算机的基本单元是晶体管量子物理基础-道客巴巴，其结构和工作原理都有明确的定义。 那是集电极，那是发射极。 电压从那里输入和输出。 如何开关、整流、检测、放大和稳定电压都得到了清晰的解释。 任何人都可以检查，任何人都可以使用。 所谓真正的科学就是真正的科学。
相比之下，关于量子计算机的一切都是模糊的。 量子计算机专家无法分辨哪些是量子叠加态，哪些是量子纠缠态，波函数如何叠加，如何纠缠。 在谈论量子计算机时，我们总是将叠加态与纠缠态混淆，用纠缠态代替叠加态来凑数，混淆实物。 真是一团糟。 These , which are not even in the basic , are used for large-scale . After a lot of money, a lot of and , the media, , about the , and the of the , they found that even the least could not be !
If ask what are the real , my is that the are . The basis of large-scale and is , and the basis of is heat. use the band of heat, which why can be as , and . , the bands of in of are , so that the most can be as a . It can be said that if there is no heat, there will be no , no , no , no and .
The so- , which is great in the world, uses the that is the of heat. Since the birth of heat, there have been more than a dozen for its and , and the Oslo is just one of them. It was just a , the idea of Bohr and on the world of . It is not an fact that has been by , but an , , , and point of view. with Bohr all his life he could not the of heat, than the and of heat. It is that have the into a of , and it is no that it is used for and .
I that in the past few years, the of was all the rage. So nano-coats, nano-beer, nano- , nano-, nano-, nano- , etc., etc., . In the past few years, the of has risen, and the state has gone crazy. Also water, socks, , radar, , , , etc., etc. Some of them are tall and tall, and some are low and ugly. Some are major by the state, and by the world's top high-tech . The are , , , , a aura. Some are in the and . They are small by in order to . They can't see the sun and can't be put on the table.
But from the of , they are all the same. are no than , they are all just in the name of . Just as there is no in fiber , there is no in . uses and fiber , and its is not as good as the key of . Just as do not have an , do not have an , and are far to in terms of , and .
I know that these will many , their jobs, and make them angry, but I have to say it. Many don't heat, they just what say, what they do, and they can't out the . Many don't or , and toss , they can only be and , to see the way. In view of this, I think it is to the truth and let the and what is going on.
Once upon a time, human of a , from a heat , and the . The of the of that are , and the of has long been a relic of the past. In today's world, human dream of a , which can with only a few dozen . , the basic laws of doom this to be . are that will never be built. At , is in full swing, and the is . In view of the from the past, as a guide for the , this is here for to be , for to be , and for to test.
If is not by my above , feel free to come to . You can find my e-mail in the of Mei 's Sina blog. If Guo that the three logic bits he made are true, . If he can prove that this is , I shall take the blame and make . If Guo prove that his three are real, taste the four lines of Tao 's poem, and I would like to share with him:
If you the past, you will not be , and if you know the , you can it. 离真正迷失的路已经不远了，感觉今天是对的，昨天是错的。
Zhou is , and the wind blows his . Ask to , hate the dawn of dawn.
