腾云来源张谦、徐可采访+撰文

量子计算:聪明人的挑战

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2017年,腾讯新组建了量子实验室团队。今年初,香港中文大学著名量子计算理论学家张胜誉副教授担当起拓展并领导这个团队的重任。作为领衔腾讯量子实验室的科学家,张胜誉正在实现从高校学者到大公司科技研发领头人的身份转变,他期望实验室的尝试和努力,能促成量子计算领域更大的进步。

在张胜誉看来,如何让量子实验室为腾讯的科技文化增加维度?这个工作就像带孩子,“既辛苦又幸福,但幸福远大于辛苦”。

张胜誉

腾讯杰出科学家

量子实验室负责人

在深圳科技园万利达大厦11层,穿过QQ空间、NOW直播等五颜六色的办公区,1120经理室相对素净——这里是腾讯量子实验室负责人张胜誉的办公室。腾讯作为一家服务于社交、数字文化的互联网公司,在历经20年的成长后,也开始关注量子计算这样的基础科研。

对原子、分子、凝聚态物质量子态的调控,是基础科学的前沿,对量子科学的认识与发掘,孕育着重大科学发现的机会。目前,以微电子为基础的信息技术在不远的将来将达到其物理极限,摩尔定律已经快抵达最小单元纳米,接下来就进入了量子的世界。以量子效应为基础的新的信息手段初露端倪,量子器件、量子计算机、量子通讯技术等将把我们带入全新的世界。量子力学态叠加原理,使得量子信息单元的状态,可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。

去年腾讯新组建了量子实验室团队,今年初,香港中文大学著名量子计算理论学家张胜誉副教授担当起拓展并领导这个团队的重任。

今年41岁的张胜誉本科毕业于复旦大学数学系。硕士毕业于清华大学计算机系,师从应明生教授。博士毕业于普林斯顿大学计算机系,师从著名计算机专家姚期智教授。后在加州理工学院做博士后研究。回国后在香港中文大学任教。从求学到教书,他的履历中集齐了全球名校的名字,而他的导师应明生和姚期智也都是蜚声中外的学术大牛。

温尔文雅、谦逊严谨而又不失幽默,是张教授给我们留下的最深刻的印象。他说导师姚期智对自己学术品味的提高影响很大,但“我觉得自己能力没有品位发展得快,导致自己做出来的东西自己看不上”。

在接受《腾云》和腾讯科学技术协会的采访时,张胜誉讲述了他的治学经历和感悟。为什么要挑战量子计算?以及为什么加入腾讯?请参详以下经编辑过的访谈实录。

从小想当科学家

腾云:

能否讲讲您的个人经历?您的求学或工作经历中对您影响比较大的事情?

张胜誉:

1977年,我在黑龙江出生,小学快读完的时候随家搬到了山东。我小时候确实希望长大之后当科学家,不过那个时候的孩子多数都想当科学家。我的父亲是一位地质工作者,母亲是一位数学教师。现在想想家人对我影响挺大的,因为我的父亲做事情很有耐心,是慢工出细活的那种。我的母亲很聪明,反应非常快,他们会从不同方面对我有很正面的影响。经验教训太多了,难以一一道来,不过有一点体会是,低谷本身也是一个宝贵的经历,因为它会让你体会到很多你在一帆风顺的时候不可能体会到的心态和人事,这些对一个人理解外物和自身,通向成熟豁达,宠辱不惊,都很有帮助。

腾云:

您的博士导师姚期智先生是中美科学界泰斗级人物,他的经历也很传奇。在中国台湾长大,放弃美国国籍后又回到中国。开创被誉为“姚班”的清华计算机科学实验班,为中国培养了许多年轻人才。姚期智先生对您本人的治学和为人有怎样的影响?

张胜誉:

我觉得姚先生对我的影响是很大的。他是个很崇尚精神自由的人,不愿为很多世俗的事情所累。同时也是一个异常专注的人,为了自己感兴趣的事情全身心地投入。他在科学上犀利的洞察力和极高的鉴赏力也影响了我,只可惜我觉得自己能力没有品位发展得快,导致自己做出来的东西自己看不上。姚先生虽然是个理论大师,但本人却是一个非常务实的人。他认为在计算机科学里,理论和实际结合会产生深刻的影响。

有太多印象深刻的故事了,比如很多时候我们讨论一个大的领域的发展,如果是一个普通的一流学者,很可能会列举出一大堆光鲜的成果,不过对有些领域,姚先生的评价可能是,没什么进展。我猜可能他觉得所谓的进展对其中最根本的问题的理解基本上没有看得到的帮助。

腾讯作为一家大企业,在场景、数据、工程师等方面具有天生优势,量子实验室基于此能做出什么样的成绩,值得行业期待。

腾云:

您复旦毕业到普林斯顿读博士,加州理工做博士后,回国后先到清华后来又加入了港中大。能比较一下复旦、清华、加州理工、港中大这些名校的风格有何不同?您最喜欢哪里?为什么?

张胜誉:

这些学校风格各个不同。复旦是个综合性学校,文化元素很多样。清华的风气踏实刻苦,出来的人才清新俊逸。普林斯顿和加州理工都是小而精的学校,聚集了很多聪明而有趣的人。港中大处于一个东西方文化交汇的独特地方,学校的氛围自由开放,也基本给予老师足够的学术自由。我很难说最喜欢哪里,因为各有特色,也是我处于不同的人生阶段的独特经历。从对个人性格的塑造和影响上来说,可能还是普林斯顿最集中,因为那四年体会到了太多方面的酸甜,是很难得的人生经历。

腾云:

归国时的考虑是怎样的?

张胜誉:

我2008年回到香港开始在港中大任教。当时觉得教育是一个能够对下一代有直接影响的职业,很希望做老师,而且觉得中国的科技实力距离欧美还是有一定差距,希望自己能尽一点绵薄之力来弥补。

香港中文大学

为什么挑战量子计算


腾云:

有人说量子计算是计算机科学里面最难的分支之一,离实现也还有距离,您为什么会选择量子计算

张胜誉:

计算机科学各个分支都有各自的挑战,没有统一的难度标准。不过从人数上看,理论计算机科学是研究人员很少的一个分支,在这个领域里,研究量子计算尤其是量子算法及其复杂性的人更少。记得在2004年,几位美国名校老师在一起数了一下北美做量子计算做得还不错的人,大概只有11、12人。这些年量子计算的发展得到很大提升,不过在做核心量子算法的人仍然很少。

关于我自己为什么做量子计算:一方面量子计算从科学和哲学的角度来看都很有意思。另一方面人在年轻的时候比较理想主义,想去挑战最难和最感兴趣的方向,不太考虑一些现实约束。

我个人觉得,最好的研究工作其实就两类。第一类是能够把基础问题做深入,做透。第二类是把应用问题做踏实,让它很有用。当然更理想的是二者的结合:有些实际问题需要基础理论上的深入理解和突破才能真正解决。计算机科学其实一直富有这样的机会,虽然难度非常大。具体到量子计算,也能将这两类结合到一起,既能做出很深刻的理论,又有直接应用的价值,所以从这个角度来说,量子计算也是一个很好的选择。

量子的“火”与腾讯的关注

腾云:

去年5月份左右,世界上关于量子的消息非常多,好像每个月都有一两个大新闻。当然大家也会比较激动。能不能分享下您来腾讯组建实验室的过程和感受?

张胜誉:

这几年确实量子科技方面的新闻很多,经常会听到有很多突破。对于一般的企业,很难确定哪些突破是真的,哪些突破的意义有多大。去年我刚开始有幸和腾讯接触的时候,也被问到,作为企业来讲,现在是不是一个介入的时机?我当时的确并没有感觉公司发展这方面的紧迫性,因为虽然量子计算机在计算力上会解决很多现在解决不了的问题,实验上谷歌等团队的发展也比较迅猛,但是毕竟量子计算机实现技术还没有成熟到能够大规模商业化、量产化的程度。就是说,量子计算的发展还处于一个很前期的阶段。

不过,公司还是认为我们内部应该有一个专业的团队,来发展量子科技相关的各个方面,包括算法软件的研发和未来可能的硬件实验室搭建;即使从一个小的意义来说,我们至少需要有一个内部团队对行业进行实时研判。量子实验室组建是一个各方面都很有挑战性的过程,因为这方面高素质的专才非常稀少,而且在有些方面(如硬件)腾讯并没有过往经验。我在实验室发展过程中接触了公司内外很多不同的人,得到了很多支持和帮助、讨论和启发。我也一直在思考我们的路怎么走,如何让量子实验室为公司科技文化增加维度。总的感觉和带孩子差不多,既辛苦又幸福,但幸福远大于辛苦。

腾云:

当时还没预见中美贸易战的发展,今年国家、社会都在不断强调基础的科研,设立量子实验室是有远见的,特别是像量子计算这样的核心技术。

张胜誉:

无论国家还是大公司,到一定阶段可能都需要发展基础科研和核心技术,而其发展需要一个长期埋头苦干的过程。这也影响到我们的团队组建。因为现实是高校老师在考虑问题的时候,尤其是做理论的,心态会比较瞻前顾后。毕竟高校的终身教授制度有绝对的稳定性。虽然公司能够提供的薪酬、平台,与外界的联系都有优势,但并不是所有老师都看重或意识到这些东西,或者愿意为了这些东西放弃终身教职。而这其中一个很重要的原因,是整个中国的互联网公司去做量子计算,都是这一年之内发生的事。中国的公司能否长期支持基础科研和技术,还需要时间来验证。这也让我特别希望自己在这里好好做,打造一个好的小环境,做到比较长远,能够慢慢稳步出来一批好的成果,让别人看到和相信腾讯坚持投入基础科技。

腾云:

近几年,中国从国家到企业都开始更加重视基础科学研究,包括马化腾先生最近在公开演讲中也强调了基础科学的重要性,也特别提到了量子计算。中兴事件是一个让所有人警醒的转折点。您觉得中国怎么样才能成为一个真正意义上的科学强国?

张胜誉:

基础科技影响国家实力我想大家都看到了。发展基础科技是一个长期的过程,尤其在中国现阶段,不太可能一蹴而就。因为这方面的发展和人才留存,资源分配,评价体系等各方面都有紧密的关系。有点鸡生蛋、蛋生鸡的感觉:好的科技工作者越多,越容易制定各方面的科技政策,促进科技发展,从而产生出更多更好的科技人才。欧美在这方面的优势还是挺明显的,其他国家追赶起来恐怕都会有一点逆流而上的乏力感,但是我们还是需要努力,每个人都从自己的方面多做点,做好点,长期坚持下去。不能太浮躁,去追求一些华丽和轰动。有些甜的东西尝多了,自己容易高兴得迷失了,以为自己真的很强,再以这样的学术能力和价值观影响到下一代……这种状况需要避免。

一边科研一边工业


腾云:

加入腾讯后,觉得和在学校有哪些不同呢?

张胜誉:

总的来说,我感觉在腾讯充满了新的挑战,面临很多以前没有遇过的问题,工作会比以前更加繁忙。但是另一方面得到的回报非常多,自我提升非常多。

我特别喜欢腾讯的企业氛围。现在实验室还在早期,我有太多的时间花在了外联、招聘、内部沟通这些事上。这些当然是很重要的事情,但是至少短期来看,做研究的时间就大大减少了。但是过了这段时间之后,如果我一天能有一半的时间在做研究,我就觉得很满意了。

腾讯是一个大平台。以前做老师,跟别人基本都是谈学术合作,现在可能就不一样了,别人可能是通过我看到背后一个很大的公司,所以不只是有理论上的合作,也可能会有软件的合作,甚至可能是通过公司跟其他高校有硬件的合作,等等。我的角色不只是一个科研工作者,还是一个接入点,通过我连接一个很强大全面的公司。

研发上学界和工业界也还是蛮有区别的,因为学界更在乎科学价值问题,工业界更在乎的是工程实现问题。在学界会有发文章的压力,科学家难免去追求发表好论文,这不是科研的本质。但是在企业里可以把一些工程上、工艺上的问题做细。在某一个方面快速发展的时候,快速推进。这是企业的优势。

企业的另一个好处就是理论结合实践,能做出既很深刻又有应用价值的理论。以前我做老师的时候,经常需要说明自己做的东西有什么潜在的应用价值。相比之下,企业是一个很好的测试点,如果某个技术真的有用的话,腾讯这么大的一家企业,场景、数据、工程师都不缺,给你几年的时间,你能不能干出来什么好东西呢?我觉得这是一个很好的试金石。也希望企业能够对一些小团队给予比较自由的空间,让他们去发挥,去试。

“小而美”的未来

腾云:

您对量子实验室有什么设想吗?

张胜誉:

量子实验室跟腾讯其他实验室不太一样。公司有一些实验室更偏业务结合,有的更偏技术研究。量子实验室本身是比较小型的,我不想在短期内扩到多大的规模,我想能够坚持人员的质量高一点,做事情踏实可靠一点,然后从事一些偏基础一点的研究,有量子的,也有经典AI,也有从这两者结合的角度去试一试。

整个量子计算方方面面都有差异。但总的来说,我想一般在理论和偏软的方面,与国外的差异相对比较好弥补一点,因为基本上都是靠聪明人,上规模就可以。但是偏硬件的就比较难,比如中国半导体工业几十年下来也不好做,有量产的问题和成品率的问题。现在量子也是这样,中国几个高校正在慢慢积累,但是具体的技术积累确实需要时间,不是几年就能搞定的。

腾讯量子实验室跟几个不同的科研机构,有不同的合作形式。我希望能够不时举办一些闭门会,或者workshop,让大家互通有无——本来大家的水平跟欧美就有较大差距,如果每个团队都把自己封闭起来的话,中国的发展就更慢了。我特别希望能够把一线工作的中青年学者和学生,集中起来,以正式或者非正式的形式去互通有无,来一起促进这个事情。我希望能够增强一些中国国内的合作,这个也跟腾讯企业有一个比较开放的生态,营造一个平台有关。我这几个月和不同的团队去聊,感觉这是一个我们可以做的事情。所以试试看,希望我们以一个比较坦诚的角度去跟大家交流,让大家更认可这种价值观,能够加入我们的分享。

人才大湾区建设

腾云:

前些年很多在国外求学的人可能首选去香港任教。但是最近这些年香港的吸引力反而不如内地。您也提到招人的时候,香港的吸引力反而不如内地,这一变化背后的原因是什么?

张胜誉:

以前香港的优势首先是薪酬,而这一点随着内地的待遇不断提升,差距正在快速缩小。香港高校的风格比较像北美,教授比较独立,但也意味着教授一般很难发展成一个大组,所以对团队规模有诉求的人,可能就会觉得内地更有吸引力。另一方面香港高校对教授给予充分的学术和管理自由,这对大多数教授而言是非常值得珍惜的,这一点一直是香港的优势。希望粤港澳能够找到好的模式联合起来,集中优势,成为一个高科技中心。相信到时候更加便利的交通也会促进这个地区的频繁交流。

腾云:

大湾区要想追赶硅谷,你觉得最关键的是什么?

张胜誉:

人才吧。很多事情最后还是人:有足够的高质量人才,很多问题就不是问题了,很多创意就出来了,很多制度就有效了。所以长期来看,科教还是一体的,好的科研帮助好的教育,好的教育产生高素质人才,高素质人才反过来创造好的科研环境。

腾云:

您平时除了科研,兴趣爱好是什么?有没有什么故事可以给我们分享一下。您希望自己的子女也成为科学家吗?

张胜誉:

除了科研我喜欢体育和阅读,让自己的身体得到锻炼,大脑得到思考。我对自己下一代的职业没什么特定的期待,不过我希望她们能够有健康的身体,独立思考的能力和习惯,对社会变化有好的适应性,能理解人并和人善意相处,包括自己。心底有基本的安全感和幸福感,有基本的意志力……我是不是期待太多了?说好的散养呢?哈哈,其实这可能也是在对下一代教育上对自己的期待。不过可能她们的发展最终还是要随缘吧——人生很多美好的东西都是不期而遇的,不是吗?

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摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的。其内容为:积体电路上可容纳的电晶体数目,约每隔两年便会增加一倍;经常被引用的“18个月”,是由英特尔首席执行官大卫·豪斯所说:预计18个月会将芯片的性能提高一倍。

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