潘建伟
新浪科技讯10月29日午间消息，2017未来科学大奖颁奖仪式暨未来峰会峰会在京召开。中国科学技术学院常务副院长，中国科大学教授，2017年未来科学大奖物质科学奖得奖者潘建伟作主题讲演。
潘建伟觉得，从某种意义上来讲，量子热学和牛顿热学有相像和不同之处。牛顿热学或则是精典电动热学均属决定论，“预测所有的现象是决定的”，而且量子热学告诉世人，假如有观测者对这个客体进行观测，会对这个状态带来不可防止的影响。所以，人类本身的检测行为会对体系的演化发生根本的影响，这造成首次量子热学介入到了检测的范畴。
“概念的改变，必然会带来科技或则技术方面的进步”，潘建伟称，目前处于第三次产业转型，在很大程度上来讲都和量子热学紧密相连。诸如化学检验相对论，这些技术又可用到GPS和导航方面，“所以虽然在使用GPS时，我们除了用到量子热学的技术，甚至把相对论和广义相对论的技术都用到了相关现实应用中”。
这么量子热学究竟会给人们带来何等益处？
潘建伟称，从各个量子热学基础上依照观测数据，会发觉宇宙可能来自于一个大爆燃的起点，大爆燃过程中，中子的碰撞会形成重金属，有了重金属才可能有了几十亿年前生命的出现，“所以说不仅带来信息技术的革命外，量子热学早已才能初步回答宇宙和人类的起源问题”。
对于量子方面估算成果，潘建伟称，2012年，首次证明量子估算可以进行。到了2017年五六月份，首次成功实现了一台可编程的多光子量子估算截击机，首次赶超了早前的计算机。据悉也实现了十个超导比特的量子芯片。
对于未来，潘建伟提出了三个重点：第一，希望通过五到六年的努力，才能构成和地面的光纤网路，最后产生一个广域量子通信网路。第二，发展新一代高效视频传输技术，有了这些技术可以反过来检验量子热学。第三，三到七年里，可以实现一百个量子比特的相关操纵。（韩大鹏）
以下为潘建伟讲演全文：
潘建伟：特别高兴就能得到这个肯定，刚刚施一公讲得十分好，我发觉你们做的好多事情都和化学联系在一起，在座的每一位对科学感兴趣的人有一个共同的动机，我想讨论一下探求的动机，这是我明天讲演的题目。虽然所有的科学内容，某种意义上来讲，它都是跟这个话题紧密相连的。我们从那里来，我们要到那里去？所以这个问题延续了很多很多年，为了回答这个问题的第一种可能性，虽然是来自于宗教。这么，我们晓得最早企图，比较系统的来探求我们从那里来，到那里去的时侯，虽然新约给出了一种可能性，说上帝创造了宇宙，创造了万物和人类，某种程度上来讲，这个新约是目前为止营销最好的一个学说，假如称作学说的话。由于像在新约里所讲的那样，我们当时有好多种人，有贵族、平民、奴隶，新约告诉我们，我们是上帝创造的，无论是贫富，尊卑，黄人，白人，白种人，都是兄弟，都是上帝的子民。生活困厄的努力很容易接受这个学说，有了这个学说之后我们心理觉得比较幸福，我们都有上帝管着我们，比较安宁。十分不幸的是，随着我们的科学发展，我们带来了第一次科学革命。这么，从哥白尼开始，他写了天体行论，强调月球不是宇宙的中心后来伽利略用望远镜观测天文的现象，进一步否认了，试验和物理的方式研究自然的规律，进一步证明了哥白尼日新说的观点，最后在大量的数据的收集获得了好多的规律，这个基础上，到了1686年，法国的一位科学家，牛顿写了一本专著称作自然哲学的物理原理，这儿他告诉我们或许我们所见到的各类各样的热学现象，最后都可以统一成为一个简单的共识，F=FA，并且告诉我们有了这个公式之后，加上万有引力的公式，我们连星辰的都可以估算的。昨天来自于多伦多学院的院长也构建了麦斯威尔多项式，告诉我们所有光、电磁的现象都可以统一为多项式组，这就带来了人类历史上第一次科学革命。
当时这样一个精典化学学，常常会给我们带来困扰，这个上面告诉我们，一旦我们体系的初始状态是事先确定的话，所有的离子的未来运动状态，都是可以精确预言的，例如说一切风波，包括明天的大会，我究竟能不能这个未来科学大奖，虽然老早就可以估算下来，早已确定好的，当然个人的努力是毫无意义的。并且牛顿又告诉我们时间是均匀流逝的，无始无终，空间也是均匀的，无限大。这个过程中我们宇宙究竟有没有起源，是不是永远都是这样呢？是不是始终这样下去呢？我们都说不晓得，所以精典化学学本身解决了好多的问题，而且，它也带来了那么一个困扰。
十分有意思的，到了上一个世纪初，随着普朗克提出了量子论，统一的微观世界的规律，爱因斯坦提出了相对论，告诉我们时间和空间相对，这个基础上我们带来了第二次科学革命，其中一个最主要的内容是量子热学，量子热学主要是研究微观世界的科学规律。虽然所谓的量子，我们刚才所提到的，原子、分子、光子都是属于量子的范畴。哪些是量子呢？量子是构成物质的最基本单元，是能量的最基本携带者，并且有一个基本的特点，是不可分割的。哪些不可分割呢？例如说我们一瓶水，喝到最后剩下成份之一，四分之一，八分之一，最后弄成一个一个水份子了，没有办法拿刀切一下，弄成二分之一，原先的物理就不可组建了，这样构成物质世界的基本单元和每晚的生活有不一样的性质，我们日常生活中有一只猫，死或则是活两个状态，我可以用这两个状态加载一个比特的信息，微观世界上面量子热学告诉我们微观世界的猫同时可以处于死和活状态的叠加，不仅仅是处于0或则是1，可以0和1状态的相关叠加，这是量子热学的基本原理潘建伟 量子通讯，死和活的叠加哪些意思呢，例如说我去法兰克服旅行，然后来上海得奖潘建伟 量子通讯，我中间睡觉了，我不晓得顺着哪一条路回去的，到了上海之后我在机场睡醒了之后我发觉我又冷一个热，这是十分奇怪的状态，我为何这个人处于两个状态呢？下一次我飞行过程中始终观测这个路线，我发觉我有一半的机率是倍感四肢严寒，从俄罗斯回去的，还有一半的机率从新加坡过来的，一万次的话，五万次美国过来，五万次俄罗斯过来，我不看的话是两种状态的叠加，再看它的话是顺着某一种确定的状态，这些简单的剖析告诉我们，量子客体的状态会被我们检测所影响，其实你们可能会觉得我是胡诌八道，我们每晚生活中你们常常坐客机，常常睡着，从来没有碰到过这些现象，你这样讲就不对了吗？子力学哪些时侯会出现这些现象呢？由于平常你在客机上睡觉了，你对面的这个人没有睡觉，你后边人睡觉了，飞行员没有睡觉，飞行员睡觉可能空少没有睡觉，只有宇宙中每一个机器，每一个客体都没有办法告诉你你在哪些地方的时侯，量子热学告诉我在某一些特定的条件下，他是可以处于这样的相关叠加的状态，这个地方的剖析告诉我们，量子客体的状态会被我们的测量所影响，你去看了它，它和原先的状态不一样了。
这么某种意义上来讲，量子热学和牛顿热学相比，她们俩有一个十分积极的地方，由于牛顿热学或则是我们精典的电动热学是决定论的，预测所有的现象是决定的，而且量子热学告诉我们，假如有观测者对这个客体进行观测的话，会对这个状态带来不可防止的影响。所以，我们人类本身的检测行为会对体系的演进发生根本的影响，所以首次量子热学介入到了检测的范畴。
其实，这样的概念的改变，必然会带来科技或则技术方面的进步。所以虽然我们现今科技为代表的第三次产业转型，在很大程度上来讲，都是和量子热学联系在一起的。譬如说在原子弹过程中为了估算便捷发明了现代意义上的通用计算机，把数据很便捷的向全世界的学者分发，我们又发明了互联网的雏型，化学检验相对论我们又发展原子的技术，这些技术随着后来我们又可以用到GPS和导航方面，所以虽然在GPS的时侯我们除了用到量子热学的技术，甚至把相对论和广义相对论的技术都用到了相关现实应用中。
量子热学给我们带来了益处，例如说信息技术的革命，初步给我们回答了我们宇宙有没有起源，各个量子热学基础上我们依照观测的数据，我们发觉我们宇宙可能来自于一个大爆燃的起点，某种意义上，根据目前的力量，宇宙诞生基点的爆燃或则是量子把握，也就是说我们当时延续的几千年，几万年的问题，总算渐渐的可能加以解答了。这个上面，大爆燃过程中一秒钟发生哪些事，三分钟哪些事，三十万年有原子的产生，中子的碰撞会形成重金属，有了重金属可能才可能到几十亿年之前生命能够出现，所以它早已可以有量子热学的进展之后，不仅带来信息技术的革命之外，早已才能初步回答一下我们宇宙和人类的起源问题了。其实，就是说有了这种成就之后，我们做量子化学的人，并不是完全满足于上面的这种成就，爱因斯坦对这只猫又做了进一步的研究，一只猫处于这样一个十分奇怪的，又死又活的状态，同时的。假如两只猫的话，假如是处于活活加死死的状态的话，会步入一种哪些样的概念呢？量子纠察自然形成了，有如此两只猫以后，例如说两个色子聚首十分遥远，一个四川一个上海，我们做试验的时侯，每次实验中会形成相同的结果，这样的结果我们把它称作量子纠察，或则是说爱因斯坦的观点来讲，就是在遥远地点之间存在着这样一种惟一的互动。
所以爱因斯坦十分不喜欢这样的一种上帝扔色子的行为，他觉得物质状态你没有检测之前就存在，但是把检测的影响减少到无穷小，所以他说上帝是不玩色子的，并且过而告诉他不要他上帝能做哪些，不能做哪些，这个争辩引出了爱因斯坦1935年特别有名的文章，量子文学对化学世界的存在是完备的吗，29年以后你们对爱因斯坦的观点和量子非知性的矛盾作出检验，哪些是量子非知性，哪些是量子实在论呢，假如有这样两朵花，原本是花朵，依据爱因斯坦的定义，这个花的颜色和味道在检测前就早已确定好的。跟你是不是去测量是没有关系的，你去检测它就可以检测下来影响，增加到无穷小。这么，然而量子热学告诉我们花的颜色和味道，由于它们处于这样一种纠察态的，检测之前完全不确定，一朵花的颜色和结果，会损害另外一朵花的颜色和味道，我双眼看每次看第一朵花是白色的，再看第二朵花这是红色的，这是基本的性质，同时我可以用眼睛闻一下，两侧都嗅到了玫瑰花的香气，之后又进一步嗅到了蓝花的香气，这两种观点没有办法证明谁的观点是对的，你不晓得检测之前的状态是哪些，最后见到的结果，你们都一样，你也可以觉得没有确定，你也可以觉得事先是确定的，1964年的时侯，（日文）提出了波尔不方程，虽然这样的后面的统计情况下，量子热学和定域实在论的预言是一样的，我们那边看花的颜色，这儿闻一下花的香氛，我也做一个数学量的话，我们可以十分便捷的建立这些所谓的波尔不方程，这个不方程告诉我们定域实在论大于等于2，量子热学的最大值对于这个检测可以到2，所以有了这个问题然后我们可以对定域实在论是对的，还是量子热学非定论是对的，做一个检验。70年代开始，到80年代，90年代，2015年，你们围绕着这个方向做大量的检验。所有的试验都证明了量子热学是正确的，而且还存在着一些漏洞。
虽然我们目前为止量子热学的非定性检验还没有结束，而且早已为第二次量子革命的诞生奠定的基础。我们可以说哪些为了易于你们理解，哪些是第二次量子革命我们做一个对比，从前的遗传学规律被动观测，种瓜得瓜，种豆得豆，到前面我们晓得所有的遗传的规律是由DNA双链结构来控制的，对分子结构可以控制分子的现况，我们量子信息也是这样的，从前的信息技术都是基于对量子的被动观测，目前我们就能对量子状态进行主动操纵的，借助它可以来做所谓的量子信息了，他的几个主要的应用，就是说刚刚丁洪院长早已介绍的，一个我们可以用量子通信来实现一种原理上无条件的，安全的通信形式，量子估算可以实现一种超快的估算能力来解释各类各样的复杂系统的规律。
具体来说借助它我们可以比较好的解决目前信息技术的两个困局问题，在量子通信下来之前，我们晓得所有的传统信息安全的算法都是依赖于技术复杂度。所谓加密算法，随着估算能力的提升，原则上都是可以被破解的，目前为止有被1999年破解了，有一些广泛应用的算术也被微软破解了，随着晶体管的规格渐渐接近纳米量级，我们的量子效应将起到主导作用，所以我们十分无法来继续定义哪些是0，哪些是1，随着接近纳米规格的时侯，这个晶体管的电路原理将不再适用，并且借助所谓的量子通讯，我们刚刚提到了，你去检测会改变它的状态，所以这是必然才能发觉，借助它我可以实现不可统一的量子通讯。
借助所谓的信息的传输，这儿由于时间的关系我做只做一个科普图，我把一个许多粒子组成的科普状态，从南京到上海，用最快的方法，让成都和重庆之间先享有好多的纠缠物质，我可以在成都得到检测，我得到信息之后，扫描完了之后传到南京，这么我可以对这番物质做一点超重，我可以把有好多粒子构成的化学系统的状态直接传送到上海，而不把数学系统传过来，其实要传十分复杂的数学系统要好多年时间，这个东西本身早已可以拿来做分布式的量子信息处理了。这个东西，就直接的构成了量子估算的最基本的操作。
所以借助这样一个相干叠加的一种信息在一个网路上面走来走去我们可以构造一种估算能力随着可操纵的量子比特数呈指数成长的大数分解，例如量子计算机，借助大数分解的量子计算机可以比精典的计算机，这儿举一个反例，借助三百位大数的话，量子计算机只须要一秒钟就可以了，万亿次的精典计算机须要15万年，这样的话在大数据，人工智能上也会特别有用。1984年量子分发手段提出来以后，第一个试验是1992年做的，IBM做的试验，大约30分米左右，此后你们在光纤里把这个距离传输到一百多公里，而且所有的这种试验都存在着一个问题，在现实条件下，由于这个元件不完美存在着几个漏洞，例如说因为光源的不完美，监听者可以借助多光子风波来监听我们要的信息，因为我们接受端侦测器的不完美，使用强光功击改变侦测性的状态，完全控制侦测性的检测结果，2000年，2010年这两个工作告诉我们，我们怎样才才能把这两个量子秘钥分发的手段弄成现实可能。到了2005的时侯，有几位亚裔科学家，有两位在复旦学院工作，及她们提出一个方案，2007年的时侯及我们在这个方案的基础上借助所谓的（右片太音）的技术，把分发距离拓展到了一百公里，然后在（落开万音）提出的理论基础上，我们2013年首次实现了和检测技术相关的分发，可以针对一切侦测器的功击，近来我们今年的结果，点对点的量子分发的距离已然达到了四百公里。所以可以挺好的支撑我们在一个城域网上面的相关的应用。
所以这个技术的支持上，我们有一些系统在2012年早已在南京投入了永久性使用，去年的9月份，这个早已在上海做了更大范围的相关使用。一百公里挺好，四百公里挺好，当我们真正感兴趣是要做到全球化的，几千公里，或则是几万公里，这个时侯我们遇见一个难点了，主要的难点是由于量子信息本身是不能被复制的，你去检测它会发生变化，所以光纤上面传递的时侯，讯号会显得越来越微弱，四百公里之后我就再也没有办法往下做了。所以假如说我们用新的手段，只是在一个宽度为一千两百公里当中，广州传到北京的话，我虽然每秒钟百亿发生率的理想光子源的话，这样一个距离远距离拓展中是没有哪些用的。这样的话虽然我们就开始被迫思索另外一种解决方案，我们说能不能借助所谓的卫星来做基于自由空间的那么一个量子通讯。由于在自由空间的内层，外边是真空，所以对大气，对光没有哪些吸收。之后外太空也没有哪些大气本身五到十公里，光子穿破大气以后还能否存活的话，我们也许可以用这些手段做全球化的量子通信。
这样2003年提出那么一种自由空间量子通信的该项，2004我们在南京做了一个试验，我们验证了光子在穿透大气层后能有效的保证，或许我们可以继续的向前走。到2012年的时侯我们验证了在衍射极限的情况下，光有衍射极限的影响，会渐渐的变大，变大之后耗损会越来越大，我们高耗损过程中我们也发觉了耗损达到80个DB，我们也是可以做的，后来进行合作，进行地面的试验，各类运动状态可以被克服的，这个试验的基础上我们开始忠于发展（金子音）技术。我们发明了超高灵敏的能量试验率的技术，你们在月球上划一个火柴，我借助这个机器可以清晰的看见。另外是超高灵敏的空间区分技术，假如我们去看卫星上轨道上，假如漂浮一辆车辆，这么它的车牌也可以看得清清楚楚，借助这样的技术以后我们可以来研发卫星了。2003年，经过十多年的努力，我们的2016年的8月份，总算发射了首颗量子试验卫星，我们接出来举办我们相关的试验任务，第一项任务来实现借助卫星，实现西安到广州之间的千公里量级的分发，增强了20个数目级，此后我们又为了才能在空间尺度验证才能严格满足爱因斯坦地域性条件的量子非知性检验，我们发觉1200公里的情况下，爱因斯坦的量子热学非知性还是挺好的存在的。另外我们实现了千公里量级的试验，可以把地面的量子状态传到卫星起来，并且同时并没有把地面上的物质传到卫星上，验证如此一个相关的试验。这么到目前，我们在去年年末，在九月末早已实现了上海和维也纳之间洲际的量子通信试验，通过国际的大科学计划，我们和美国等国家也在举办相关的合作，在进行洲际量子网路的相关试验。
最后简略讲一下我们量子估算方面的结果，不仅量子通信上面我们做了一些工作以后，2007年开始在过去的六年中我们几乎实现了所有重要量子算法的试验验证，2012年，为了图灵一百华诞的时侯，我们专刊上取得了比较好的结果，首次证明量子估算是可以进行的。所以到了去年的五六月份，我们早已首次的成功的实现了一台可编程的多光子量子估算截击机，首次赶超了最早那几台计算机，例如说晶体管的计算机。其实了，我们还有很长的路要走。
同时，我们也实现了十个超导比特的量子芯片，这个方面也取得了一些比较好的结果。
量子估算，近日，我们可以优化我们的网路和交通，也可以理解复杂的环境，另外是量子玻尔兹曼机的衍生可以加速机器学习的训练速率，量子估算在近日会有一些比较好的应用。
最后做一个总结，我展望一下我们将来要做的事情。第一，我们希望还能通过五到六年的努力，才能构成一个和地面的光纤网路，最后产生一个广域的量子通信网路，另外我们也可以来发展新一代的高效的视频传输技术，有了这些技术之后我们可以反过来检验一些量子热学非定性的终极检验，同时也就能对广义相对论和量子引力的模型作出一些相关的检验。这么量子估算方面，我们大约在三到七年上面就能实现一百个量子比特的相关操纵！达到这个时侯，对于某一些特定问题的估算和求解，就能否达到全球估算能力组合的一百万。所以它的功能是十分好的。
这么，最后，我乐意作为一个总结，好多年前我看过一本书，这本书1609年的时侯，开普勒给伽利略写了一封信，应当建造适宜驶向神圣天空的船与帆等等，经过了三百多年，我们人类首次步入了太空，1969年我们首次登月了，不妨讲一讲，1997年首次实现了单个离子的传态，六年以后由经过了多个粒子的传态，再过了六年可以把量子态传输千公里以上了，其实几六年，几百年，几千年以后我们可以借助这些手段来做这样的星际履行，谁晓得呢？其实，与此同时，我们说昨天我讲的，牛顿的精典热学是决定论的，我们用到计算机本身，也是决定论的。所以她们没有办法解释意志的起源，人有意识的问题，这个新科学家的观点，他说其实我们的脑部，通过对量子计算机和量子热学基础问题检验的研究，由于量子热学第一次把光测子的意识和演变解决上去了，通过这个研究我们来了解一下量子热学和意识形成可能是有关系的。量子估算其实在将来对我们的脑部的研究也就能做一些相关的事情。
所以，现代科学的诞生，经过几百年以后，虽然我们早已到了如此一种境界了。我们原本是一个豪无生命的世界最后，渐渐的进化出双眼，可以反过来回馈我们的光照世界，我认为这可能是每一位科学者的最终要来做科学的一个目标，感谢你们。
该奖项由北极光风投创始人兼监事总总监邓锋、龙湖集团监事长吴亚军、中泽嘉盟投资基金监事长吴鹰、真格基金创始人徐小平等捐建。