Building A Quantum Future: Challenges, Timelines & Calgary’s Quantum City - Prof Barry Sanders

我的快乐来自于疯狂，而不是理智，为此，我有一些关于如何理论上一致地将时间旅行构建到量子计算机中的想法，在实践中，有方法可以测试这一点，我有一些想法，但想法是，嗯，融入时间旅行，我认为我可以证明，如果时间旅行被构建到量子计算机中，量子计算机可能会非常好，如果我们找到具有不可解结构的问题，量子计算的优势就会显现出来，那么量子计算的未来在哪里呢？感谢您的加入，改变世界的印度首个未来科技与可持续发展播客，今天我非常荣幸能与卡尔加里量子城科学总监巴里·桑德斯教授一起，他负责建立量子创新生态系统，巴里教授的理论研究包括量子传感与计量学、量子与量子弹性通信、量子计算和量子光学，他曾在全球各地担任过许多杰出的国际访问教授和附属机构，并且是创意破坏实验室的科学家，桑德斯教授是深科技加拿大董事会主席，理论物理学研究所的附属机构，开放量子研究所的科学顾问，以及谷歌量子计算领域的附属机构，并在发展中国家开展外展活动，包括在非洲、中亚和南美洲进行教学和培训，桑德斯是国际研究网络加拿大法国量子联盟的联合负责人，并担任加拿大、美国和欧盟的众多专家小组的成员，以及几个欧洲国家的成员，并且是量子和纳米技术标准委员会的成员，他于2022年获得了卡尔加里市国际成就奖，所以教授，我非常非常感谢您抽出时间参加播客，如果您能从解释经典计算机与量子计算机的区别开始，以及量子计算机与经典计算机有何不同，那就太好了，当然，是的，这是开始的正确方式，什么是计算机，然后量子计算机又增加了什么，所以计算机是一台机器，机器接受以零和一为输入的输入，输出也是零和一，然后机器所做的是，它执行某种逻辑运算来将输入转换为输出，输出可以是一个文档，它可以是一个优化问题的解决方案，它可以是火箭在月球正确着陆所需的轨迹，所以计算机能够做到这一点，内部的机械结构基于所谓的布尔逻辑，所以在布尔逻辑中，你对零和一进行算术运算，然后算术运算有像“非”这样的操作，将零转换为一，一转换为零，然后可以有与门、或门、非门，我们可以从那里构建逻辑，所以本质上，计算机所做的是，它被编程来对零和一应用特定的逻辑运算，以产生所需的输出，现在让我们来看量子计算机，所以量子计算机也接受零和一作为输入并产生答案，所以任何你可以用量子计算机做的事情，你都可以用非量子计算机做，我们称之为经典，所以我们量子科学家使用“经典”这个词来指代我们认为不是量子的一切，所以量子部分在机器内部，如果你是计算机用户，你并不真正关心它是量子还是非量子，它只是量子计算机在某些方面会更好吗？答案是它在某些方面更好，它确实有效，现在让我在这里做一个区分，所以有一个整个纳米技术领域，甚至比纳米技术更精细，那里的想法是制造越来越小的晶体管和芯片，然后尝试获得更快的速度，也许更少的发热，所以在纳米技术领域，它们制造出更好的计算机，想法是在芯片上封装更多的晶体管，并获得更多的计算能力，所以纳米技术的一个应用是让计算机在解决每个问题时都越来越好，量子计算则不同，在量子计算中，我们采用不同的逻辑，所以不是这种布尔逻辑，非门、与门、或门，我们接受输入，然后我可以进一步解释，但本质上，我们将零和一的输入转换为某种量子版本，然后我们进行量子逻辑处理，然后我们转换回经典输出，通过改变零和一可以处于叠加状态的根本，并且处理是通过量子逻辑完成的，这使得某些问题，它不是关于加速，它解决某些问题，使它们从困难变得容易，然后我只是，我知道我说了太多，但我会把它说完，说一个困难的好例子是，当我们加密互联网时，如果我们使用HTTPS而不是HTTP，那么顶部的S提供了传输层安全性，它将确保我们发送的内容被加密且不可破解，但它是可破解的，它使其不可破解的是关于使加密稍微更好，使破解它的能力呈指数级增长，这是信念的基础，但有了量子计算机，我们大规模地可以以高效的方式破解这些类型的加密，基本上我们，它不再是指数级的昂贵，所以我们有高效的方法来扩展，然后这就是量子计算机的用武之地，有一些问题，量子计算机将困难变为容易的范式改变，不像纳米技术那样让一切都更快，教授，我非常非常感谢您解释和分解经典计算机与量子计算机之间的区别，经典计算机使用布尔逻辑，使用二进制代码，是的，和否，零和一，而量子计算机使用叠加，零和一，一和零，而这正是它赋予它的量子优势，基本上在某些空间，它也利用了纠缠，如果您能，您知道，阐述一下，您知道叠加和纠缠，它们如何在某些情况下赋予它优势，就像您提到的那样，当然，我想我将用薛定谔的猫这个著名的例子来说明，所以伊朗·薛定谔，一位奥地利科学家，是量子力学的先驱之一，所以100年前，他是量子力学发展中的重要人物，然后他通过想象一只猫被放进一个不透明的盒子里的情况来阐述量子力学的叠加悖论，所以你看不见猫的情况如何，然后放进一个放射性原子核，然后人们可能知道，你知道，放射性原子核，你使用盖革计数器，滴答滴答，它们正在探测放射性衰变，所以某种程度上，你认为这个原子核在衰变时，当检测到衰变时，它会触发一种毒气，杀死猫，但在量子力学中，原子核不是衰变了还是没衰变，在某种意义上，是盖革计数器发出咔嗒声使衰变成为现实，所以随着核衰变，同时存在一种现实或一种描述，即原子核尚未衰变，并且它已经衰变了，然后薛定谔指出的想法是，这是逻辑后果，即核衰变与猫的状态之间存在纠缠，其结果是，如果量子力学是正确的，即使是生死的问题在哲学上也变得有问题，因为即使是生死也不再是非常明确的可能性，你可以开始想象生死叠加，在一个更简单的层面上，你可以，一个电子，一个电子自旋，所以电子是一个点粒子，但在某种意义上，我们说它在自旋，当它自旋时，它可以朝一个方向或另一个方向自旋，如果它朝这个方向自旋，自旋轴就像地球一样，你知道，北极是地理上的北极，因为地球的自旋，如果地球朝另一个方向自旋，北极将指向下方，我们确实讨论过，至少磁北极是否会翻转，你知道，地球是否会翻转，在量子世界里，地球可能处于自旋一个方向和自旋另一个方向的叠加状态，那么这意味着什么？它不是概率性的，它不是说两者同时存在于不同的现实中，而是它变得像波一样，所以，如果你想象你身处一个房间里，有其他人说话，你正在和某人说话，其他人也在说话，从你的嘴到另一个人的耳朵的声音波通过空气压缩波传播，另一个人说话也会产生这些压缩波，传到另一个人的耳朵，你听到，你可以听到你正在进行的对话，在某种意义上，没有声音波的失真，因为有其他的传输，事物可以处于叠加状态，所以你可以有，声音波只是从我到你，另一个人在说话，它们只是叠加成集体更大或更小的压缩，或者如果你想到水波，如果我往水里扔一块石头，然后它会产生向外移动的圆形波，你在别处扔一块石头，圆形波会增长并相互交叉，所以它们可以是这些波的叠加，所以在量子力学中，它的本质是粒子和波之间的二元性，在量子计算机中，在某种意义上，我们正在处理零和一，我认为它们具有粒子属性，然后我们以我解释的方式将它们转换为某种波，然后我们对波进行逻辑处理，然后我们转换回来，如果我们幸运的话，对于某些问题，波状处理部分会产生干涉效应，从而抵消，如果你能让你的计算的一部分抵消，就像你免费获得了那部分计算一样，这一切听起来都很奇怪和神奇，但我想说的是，我可以对专家进行辩护，我对自己所说的话很有信心，我认为，我认为量子世界正在做一些我认为仍然属于，我不知道，也许我用词不当，在“神秘领域”，因为它存在波粒二象性的悖论，也许你可以详细说明一下，另一件事，我想谈谈吉迪·罗斯，我是说，加拿大的X-Dawave，以及大卫·杜奇，你知道，他们都声称量子计算机通过接入平行宇宙来运行，这支持了多世界量子解释，然后谷歌量子人工智能的哈普特·纳恩最近也声称，他们的Vow芯片速度表明，竞争发生在平行宇宙中，所以，如果你能分享一下你对多世界量子解释的看法，以及量子计算是否真的利用了这些平行宇宙进行计算，那就太好了，好的，你问了我两个问题，第一个是测量悖论，第二个是多世界解释，它试图绕过测量悖论，所以，让我先回答第一个问题，所以第一个问题是，有一个很大的哲学问题，所以，我们理解，我们认为世界，整个宇宙是由量子力学描述的，这意味着我们应该能够根据量子力学原理描述宇宙中发生的一切，但然后我们有一个哲学信念，即科学是关于事实的，事实源于观察和测量，所以我们需要能够进行实证观察，以便收集用于发展理论的事实，问题是我们如何观察？你知道，我们看见，我们听见，但所有这些我们观察或测量周围事物的方式，最终都应该由量子力学来描述，就像我说的，薛定谔的猫可以生死，所以某种意义上，我们看到的一切，都是可能性和叠加，这与我们科学的哲学基础不符，所以形而上学上，我们需要观察，所以这就是测量悖论，然后，许多量子力学解释的出现是为了试图解决这个问题，有各种方法可以做到，除了一个之外，都归结为要么接受存在悖论，要么试图说，在某个足够大的尺度上，量子力学会消失，你知道，如果我们不试图在非常小的尺度上思考测量，那么我们可以尝试绕过它，这些都有问题，我们没有解决哲学上的困境，例外是多世界解释，休·埃弗雷特三世在20世纪50年代末写了一篇关于它的论文，所以这是这样的想法，你记得我关于猫和核衰变的说法，所以你说，好吧，猫是活的，如果原子核没有衰变，猫是死的，如果原子核衰变了，然后你做什么，你将你的量子描述分解成这些关系，然后你说，好吧，不是猫是活的还是死的，或者不是，而是，核衰变的可能性意味着，我们把宇宙分成了两部分，所以有一个宇宙，原子核衰变了，猫死了，另一个宇宙，原子核没有衰变，猫是活的，所以量子系统的所有演化都导致了这些宇宙的增殖，你得到了多重宇宙的解释，它在数学上是一致的，在物理上，它令人不安，我们并不担心多个宇宙，但它有点像，做这件事不需要能量吗？能量从哪里来？所以从某种机械层面来说，它是令人不安的，但从数学上来说，它是一种一致的做事方式，这实际上是基础，存在关于一致历史的研究，试图根据这些来解释宇宙学和宇宙的演化，所以，大卫·杜奇写了关于如何构建量子计算机的开创性论文，《英国皇家学会学报A》，我想是1985年左右，大卫·杜奇写了那篇论文，我当时还是个学生，所以我记得，论文出来了，它通过一种非常优美的方法，说明了如何构建量子计算机，作为图灵机的类比，最后，就像图灵一样，他做了所有的理论工作，然后在最后，他实际上致力于制造一台机器，那台机器并没有被证明是实用的，但杜奇说，让我们把图灵的机器变成它的量子版本，非常优美的作品，然后最后，他提出了一个论点，即测量最终是关于意识的，如果我们构建了一个足够复杂的量子计算机，使其具有意识，那么它就会坍缩波函数，所以它将通过意识，这是测量的最终形式，大致是这个论点，然后，但如果它没有发生，如果没有坍缩到某个特定的现实，那么这将证明多世界解释，所以他将量子计算机视为检验多世界解释的途径，就像所有解释一样，它们被认为在解释物理学方面同样可行，但他提出量子计算机作为一种真正经验性区分的方法，然后这种思想在量子计算领域作为一种潜在的暗流存在，我不知道乔迪·罗斯说了什么，但我当然知道哈特曼·内万，当，你知道，在谷歌的Willow芯片相关的博客出来时，哈特曼谈到了多世界的方法，所以，现在对我个人来说，我仍然持观望态度，因为，你知道，就像意识的想法可以追溯到沃尔夫冈·泡利，你知道，有些人研究过这个问题，量子力学在哪里结束，经典世界在哪里开始，你如何解决测量悖论，但它不是，我完全不理解意识，所以除非我能写出意识的理论并将其与量子力学联系起来，否则我作为一个过于谨慎的科学家，不会说这样的话，但有比我更勇敢的人，他们认为量子计算机可以证明多世界解释，感谢教授的解释，您能否也解释一下目前正在开发的量子计算架构的不同类型，以及您认为哪种方法可以让我们获得无错误、容错的量子计算机？好的，你提到了乔迪·罗斯和D-Wave，他们做，你知道，D-Wave计算机最初的目标是实现一种非常难以实现的量子计算方法，并且存在一些理论挑战，但他们转向了量子退火，所以，我只想说，它是模拟退火的量子版本，这是一种全局优化方法，与本次对话相关的重点是，D-Wave计算机和量子退火是专门制造的，它说我们不是为任何目的构建可编程量子计算机，而是构建一台量子机器，它将执行一种量子版本的模拟退火元启发式优化方法，另一方面，如果你看各种公司，IBM可能是个很好的例子，他们有大使在那里推广他们的KCET软件库作为使用量子计算机的接入点，他们正在朝着通用计算努力，即任何东西，它可以编程任何量子算法，无论它是否有用，它是一种制造可编程计算机的方法，可以以高效的方式执行任何量子算法，是的，你总是可以在经典计算机上模拟量子算法，而且效率不高，但它可以高效地执行任何量子算法，所以这是一种非常不同的方法，然后，如果你再考虑，谷歌的芯片和表面代码方法，它是为了通用可编程而设计的，一种非常不同的操作方式，Squantum，它的光子基量子计算，也将是可编程的，但一种非常不同的操作类型，所以你首先问的是，你知道，像架构，嗯，首先是问题类型，D-Wave开创了构建解决特定类型问题的量子机器，IBM和许多其他公司正在构建可编程的量子计算机，如果你带来了新的量子算法，你可以将其编程到机器中，现在你问的是架构，甚至“架构”这个词也变得很有趣，有量子物理学家建造量子计算机所说的架构，然后有计算机工程师会引用的架构，它们并不相同，所以在物理学领域，“架构”这个词经常用来描述一种特定的实现，所以，你知道，我用陷阱离子、超导电路、光子、中性原子等来建造我的量子计算机，等等，然后在物理学领域，你知道，我们如何控制这些特定操作在物理实现中的最基本层面，但在计算机工程领域，我们有一个堆栈，就像有不同层级的堆栈，你知道，一些物理层，但然后你想能够拥有一个算术逻辑单元、一个控制单元、内存、输入和输出，所有这些东西，你想在工程领域做的是说，有一个我将要工作的架构，它独立于物理实现，然后，你知道，拥有架构的工作就是，你知道，你通过架构工作，你工作到某个点，你说我想要这个或那个门，然后在某个层级，有一个程序的编译，试图在物理语言中很好地工作，有方法知道哪些量子比特比其他比特更好，所以你希望所有这些都被隐藏起来，所以，在物理学领域，一切都被打包在一起，说，你知道，架构是关于制造我制造的这台机器，在计算机工程领域，它是关于冯·诺依曼提出的架构吗？所以我们谈论了图灵机，然后图灵机因为这个无限的磁带运行，你必须，你知道，获取内存非常困难，所以我们有随机访问内存单元成本查询，所以我们有一个冯·诺依曼架构，大致指导我们如何工作，所以在计算机工程领域，这仍然是一个挑战，我们如何设计我们的量子计算机，使其在架构上健全，并能够控制纠错，将其工作向下推到物理层，所以回到你，我只是说，有两个非常不同的概念，谢谢，谢谢您的解释，教授，我想听听您对，你知道，我们正在谈论的2025年的突破，你知道，微软的Myona，你知道，它利用了一种新的物质形式，即费米子马约拉纳，如果你能解释一下这个May8量子比特拓扑超导体，以及这个突破意味着什么，以及微软将它扩展到100万量子比特量子计算机的愿景，这种新物质形式的100万量子比特量子计算机对世界意味着什么，如果你能谈谈这一点，那就太好了，是的，我们谈论了不同的实现，离子阱、超导电路、中性原子、光子是例子，然后微软押注的是一种形式的量子计算，它具有超导半导体接口，想法是，在，好的，让我这样说，电子自旋向上或向下，你知道，自旋向上或向下可以是零和一，然后如果电子以其他方向自旋，那可能是零和一的叠加，有光子，它可以被编码在光子的偏振或其他东西中，想法是，量子信息在某种程度上是局部的，与粒子、原子、离子等相关，然后错误发生，你知道，离子与周围的离子阱发生相互作用，光子可能会丢失，所以我们有我们的错误模型，我们有量子信息与粒子相关的想法，另一方面，对于微软的方向，你说不，而不是那样，它与某种拓扑编码相关，所以想象一根绳子，你知道，然后如果你把一根绳子做成一个环，然后，如果你说话，你知道，绳子有某些属性，绳子的长度，如果你把它从一个圆变形到另一个形状，长度不会改变，所以，我正在大大简化，但想法是，而不是编码到特定的粒子，你制造一个准粒子，马约拉纳理论上是基础的，但微软正在构建的是，它被称为准粒子，它实际上是一个粒子，它是准粒子，但想法是，它在某种程度上更能抵抗错误，因为变形它，以某种方式损坏它，只要属性是拓扑编码的，它就是安全的，给你一个著名的拓扑例子，所以，拓扑学家经常被说成是无法区分甜甜圈和咖啡杯的数学家，因为甜甜圈有一个洞，咖啡杯有一个，哦，我有一个，是的，这里，所以咖啡杯这里有一个洞，如果你能连续地将咖啡杯变形为甜甜圈，那么它们在拓扑上是等价的，然后如果你对此进行保护，你说，好吧，错误会发生在变形上，但我所做的一切都在保留拓扑的任何变形的等价性下是安全的，所以，这就是想法，这真的很难做到，微软在过程中经历了一段颠簸的道路，所以，在过程中，微软不幸地不得不甚至撤回论文，当他们做出某些声明时，微软是一个非常诚实的组织，所以，我不是指责他们有任何欺骗行为，你知道，科学中确实会发生这种情况，有时声明确实需要撤回，但它确实，它确实，有一些颠簸，然后马约拉纳人理所当然地为他所取得的成就感到自豪，尽管他只有一个量子比特，但他们目前只有一个量子比特，他们仍然需要展示一套完整的操作，他们这样做是因为，你之前提到过，我们正在走向容错和纠错的道路，所以现在发生的是，当你今天使用量子计算机时，它们不会纠正噪声，所以随着你进行越来越深的逻辑电路，更多的操作，就会有指数级的错误开销，你知道，如果量子计算机将指数级地更好，但却有指数级的错误开销，我们就失去了优势，所以我们需要达到一个点，即我们一边纠错，一边进行纠错，然后微软的希望是，通过使用拓扑量子计算，错误纠正的开销就会降低，所以他们希望通过使用他们的拓扑形式的量子计算，他们可以，某种程度上，就像现在他们只有一个量子比特，但他们可以加速前进，因为当其他物理实现正在尝试纠正错误时，微软可以绕过它，有一个可怕的问题我们必须解决，所以，事实证明，如果一个拓扑系统非常抗拒出错，如果发生错误，它就非常抗拒修复它，所以这总是一个需要注意的问题，你知道，如果一个错误很少发生，那么它同样难以消除，现在他们可能有一个解决方案，但这是一个危险信号，加拿大在量子技术领域一直处于领先地位，你知道，乔迪·罗斯的D-Wave是第一批计算公司之一，它建造并交付了这些量子计算机，虽然我不知道它们是否完全实用，但是的，它们是第一批，你能谈谈卡尔加里量子城，以及其他国家和机构可以从你们建立和赋能量子生态系统的努力中学到什么吗？嗯，首先，量子计算真的很难，所以量子计算的成功需要全球的努力，而全球的努力实际上非常困难，因为量子计算机被视为一种潜在的威胁性技术，你知道，所以越来越多的出口管制和限制正在出台，以限制国际合作的程度，从我的角度来看，这是不幸的，因为我们合作得越多，我们就能更快、更好地使这些量子计算机有效，但这就是现实，你知道，谁会争辩说，那些声称安全考虑至上的人呢？但他们确实承认这会减慢速度，然后你提到了加拿大是领导者，所以现实是，要成为领导者，你需要大量的资金投入，所以美国在这方面做得很好，像IBM、谷歌、亚马逊网络服务、微软这样的大公司都在努力，同时英伟达也在以某种方式参与进来，然后还有美国的一些初创公司，IQ Quintum等，Squantum，所以如果你在一个比美国小的国家，很难跟上，另一方面，有合作的方式，所以在加拿大，正如你提到的，D-Wave，还有Scale Up，它是Zanadu，所以Zanadu是多伦多的一家量子计算公司，他们筹集了大量资金，所以他们正在建设，还有温哥华的光子学，这是一家基于半导体的量子计算公司，所以加拿大在发展公司方面做得很好，但加拿大是否足够大、足够强大，能够独自将量子计算机推向最终的商业化和广泛使用，这一点不太清楚，我自己的观点是，你知道，我们需要找到合作的方式，即使美国也不够大，无法将这些东西推向最终的成功，现在，所以我的一个角色是量子城科学总监，量子城是卡尔加里的一项倡议，它由阿尔伯塔省资助，由卡尔加里大学资助，并且还与Emphasis合作，Emphasis是印度最大的IT公司之一，它是黑石集团支持的，所以它有深厚的财力，Emphasis与印度理工学院马德拉斯分校和阿肖卡大学有着密切的联系，然后卡尔加里也是合作伙伴，Emphasis的量子计算总部设在卡尔加里，所以我们通过三方合作，卡尔加里大学、阿尔伯塔省和Emphasis，我们创建了这个量子创新生态系统，然后是什么让我们与大多数量子创新生态系统不同，就像，如果你是量子科学家，你说，给我很多钱，我会发明很酷的东西，它们会起作用，世界会来买它们，一切都会发生，这不是我的观点，仅仅去发明很酷的东西是不够的，你必须进行客户发现，谁会使用它？他们将如何使用它？沿途有哪些步骤？你如何标准化？你如何建立风险投资基础？你是否运营加速器和孵化器？所以有很多东西需要整合在一起，才能建立一个从科学技术到创新本身的量子创新生态系统，然后创新是关于创造产品，也许是创造服务，这就是我们正在做的事情，然后我们在量子城中的愿景是，量子技术变成量子解决方案，所以我们正在建设的是，我们拥有出色的量子科学和技术，我们不试图覆盖所有领域，但我们试图成为一个漏斗，如果世界上有人发明了好的量子技术，有人在世界上需要量子技术，他们可能不知道，我们是世界上匹配解决方案和问题的专家，量子技术是正在寻找问题的解决方案，人们有他们的问题，他们正在寻找解决方案，然后我的梦想是，你知道，他们会说，你会如何更好地利用它？去卡尔加里问量子城，所以这就是我们前进的方向，我们希望成为连接两者之间的漏斗的全球领导者，教授，祝您和整个团队一切顺利，我希望世界能够理解，我们正处于一个如此美好的时代，你知道，这些技术在未来几年将完全增强人类，也许我们才能真正理解我们是谁，我们的角色是什么，你知道，因为是的，也许你指出了，或者暗示了，你知道，目前全球的竞争是什么样的，你知道，国家们试图获得人工智能或量子计算等指数级技术，在这场比赛中，也许我认为我们可能会触发一场全球性的战争，你知道，因为美国最近刚刚制定了人工智能扩散出口政策，以及英伟达，他们已经将整个世界分成了三个阵营，你知道，盟友，第二类是可能有一些支持，第三类是完全禁止，比如中国、俄罗斯和其他许多国家，你知道，我认为我们正处于一个如此美好的时代，这些技术可以真正增强人类，让你了解我们是谁，我认为唯一的前进方向是合作而不是冲突，你知道，但从我的角度来看，我们正在走向的方向很大程度上是，你知道，走向冲突，你指出，你知道，要创造一个量子生态系统，需要更多，而不仅仅是创造，你需要创造一个完整、可持续、蓬勃发展的生态系统，你知道，也许有加速器、孵化器、客户发现、标准化等等，印度在这方面做了很多，你知道，我最近，我认为印度政府为国家量子任务拨款了大约600亿卢比，然后所有的印度理工学院，你知道，推动了推动量子行业发展的对话，你是否看到了任何机会，你认为量子城和印度的机构可以合作，并推动全球生态系统向前发展，让它对每个人都有益，是的，首先我要说的是，来自印度的才华在人工智能、量子计算等方面至关重要，你可以看看，即使是一些美国公司的领导者也是来自印度的人，所以，印度在全球被认为是人才的最佳供应国之一，这也有点令人遗憾，因为，你知道，印度正在培养如此出色的才华，为什么不，你知道，留住人们，让很多创新在印度发生呢？所以，印度处于一个非常特殊的情况，拥有出色的教育体系，非常聪明的人，但他们觉得如果离开，机会会更好，原因可能有很多，是否有合作的机会？所以，我参加了所谓的瓦德拉计划的第一批，那是访问，兼职研究奖励之类的，这是将外国人，包括但不限于印度血统的人，带到印度的一种方式，所以我在班加罗尔的拉曼研究所担任了几年职位，作为瓦德拉访问教员，所以我确实有我个人的经验，与人合作了几年，我们合作，我在奥巴什·塞纳的团队工作，她是印度国家量子战略中非常活跃的人之一，我们确实进行了各种合作，我们一起工作，我派人去了拉曼研究所，她派人去了卡尔加里，所以这种个人联系真的很重要，所以机会就在那里，它对双方都很重要，我可以告诉你我的经验，就像在加拿大，如果我去说，你知道，我们需要更好地与印度合作，在加拿大和印度之间合作就像，很多人认为合作意味着印度人来加拿大访问学习，但这不是合作的方式，你需要双向流动，所以你说，好吧，我们将进行双向流动，但然后流入加拿大的流动很困难，我没有经历过，我是加拿大人，但我可以告诉你，当我去了印度，他们改变了签证，所以，就像我试图进入这个国家，拿到我的签证，他们删除了访问教授签证，然后我不得不拿到学生签证，然后我进入印度，到达班加罗尔机场，我出示我的护照，我持有学生签证，他们说，嗯，你太老了，不能当学生，然后我手忙脚乱，我说，好吧，这是你的，我带着所有这些文件来说，对不起，这不是我的选择，但你知道，政府决定访问教授属于学生签证，你知道，因为他们不会让我进去，就像一件又一件事，所以发生的是，它变得非常重要，要建立合作，在某种政策层面和执行层面，它被优先考虑，我自己的经验是，我正在思考如何建立合作关系，在那里，它是双向增值的，你知道，我们正在为印度带来人才，我们不是来带走人们，而是我们一起建设，我确实在中国度过了一段时间，我曾是中国的一千人才计划的成员，然后，你知道，这个职位的解释现在非常复杂，但当我去中国时，我有一个RV，你知道，我进去，就像我所做的一切，我都是某种，你知道，电影明星之类的，你知道，到处都很容易，在印度，这更困难，所以，你知道，如果我们权衡这两种方法，在中国，想法是，我们需要外国人来丰富我们正在做的事情，我们会把一切都安排好，让外国人轻松地完成事情，等等，我在印度没有发现这一点，我不是在这里批评印度政府，你知道，99%的事情都很棒，热情好客，我被照顾的方式，但我想说的是，当你试图建立合作关系时，你试图建立签证，你试图建立合作方式，在这种困难中，我们试图建立东西，然后你知道，我敢肯定，加拿大和印度不久前就闹翻了，然后，你知道，它危及了签证的工作方式，所以，如果我们能一起努力，分享价值，并建立一个容易获得联合资助，容易双向流动，而且对离开印度的人也很重要，因为很多人离开，然后他们想回去，你知道，这至关重要，当然，中国开始利用这一点，许多其他国家也这样做了，你可以看看，你知道，你可以看看不同国家在不同时期建立起来的，人才流出，人才回流，所以，情况就是这样，所以，我简短的信息是，我不是唯一一个，我们想要合作的方式，我们看到了价值，但我们需要让合作更容易，对我来说，这确实是障碍，我完全同意你，我非常抱歉给你带来不便，但我希望听众，你知道，政府，你知道，政策制定者能够理解并认识到，你知道，中国在AR签证方面做得如此出色，正如你提到的，你知道，我们需要创造一个开放的生态系统，我认为世界正在走向内向，你知道，政府正在，你知道，我们生活在一个高度互联的世界，今天需要的是开放和合作，而不是内向，你知道，所以我希望，你知道，听众，任何来自政府的人都能意识到，你知道，合作的唯一途径是双向的，你知道，是双向的，而不是单向的，你知道，所以，教授，你指导了很多初创公司，你知道，通过创意破坏实验室，你还写了一篇关于建立量子计算初创公司的论文，这非常非常具有挑战性，也许你可以谈谈这一点，以及你在创意破坏实验室和量子城指导过的最宏大的量子计算初创公司想法，好的，所以，大概六七年前，我一直在做志愿者，这是一个严格的志愿者角色，创意破坏实验室由多伦多大学的AJ Agra wal创立，所以它是一种加速器，它是一种目标设定组织，它有一些像“鲨鱼坦克”那样的初创公司，人们在风险投资家和天使投资人面前，等等，但它是一个培育环境，我们在创意破坏实验室所做的是，现在它在世界各地都有分支机构，这是一个非常成功的模式，除了，通常的输入应该是种子阶段的公司，目标是让他们大规模扩展，所以梦想是，一些进入的公司会成为独角兽，即估值达到10亿美元，这就是想法，然后我服务于多伦多大学的量子流，然后我也服务于卡尔加里的创意破坏实验室的原始流，落基山分支，原始流是一个包罗万象的，所以我主要负责量子流，所以我对初创公司在量子世界的处境非常了解，而原始流与创意破坏实验室的大多数流略有不同，因为它们在所谓的“新兴双重用途技术范式”下运作，量子计算具有足够的潜在价值，值得在甚至不知道产品如何工作之前就开始创业，这与大多数初创公司不同，所以，在我的角色和我的其他导师的角色中，我们接受他们，然后我们确保他们明白，你知道，比如，你如何评估你的科学技术在哪里，你如何应对发展中的风险，风险包括地缘政治风险，因为如果你开发了某些东西，并且存在所有这些出口管制，如何使用，你知道，商业，你想卖给全世界，这些限制成为地缘政治风险的一个要素，你如何，你知道，你筹集多少钱？你如何确保你从正确的地方筹集资金，以免在未来阻碍你？你如何思考成功？是通过出售给另一家公司退出？是一种合并收购模式？你是否会成长到独角兽阶段？然后，比如，有很多政府资金，所以很多公司通过与政府签订合同来生存，政府说，好吧，建造一些无用的东西，但它是通往有价值的量子技术的一个里程碑，我们会为此付费，所以公司会，就像他们有梦想，他们的愿景是什么，但他们必须通过接受会分散他们注意力的钱来生存，所以这是指导的另一部分，你知道，你如何决定，有很多钱可以用来做生意，你如何决定接受什么，不接受什么？你如何决定自己建造什么，还是拥有一个更宏大的愿景并收购或与他人合作？你如何，你知道，如果你要制造量子，看看供应链，有多少供应链可以存在，你有一个公司在供应链中提供服务，而有多少大型量子计算机公司需要保密，并且宁愿收购公司而不是将其纳入供应链？所以有很多这样的问题出现，然后正如我所说，我这样做是作为志愿者，我偶尔会帮助公司，我最终也会加入董事会，所以，你知道，偶尔有些公司会说，巴里，你说了一些有用的东西，所以我们会让你加入董事会，这很少发生，所以，我不知道我有多大用处，如果更多的人不让我加入，但情况就是这样，然后你问我什么会是最，你没有说“大胆”，但这就是我的想法，在我开始多伦多Zanadu之前，我提到了，那是一家CDL初创公司，斯蒂尔德·克里斯蒂安·维德布鲁克，首席执行官，曾经告诉我，他有另一家没有成功的初创公司，他告诉我，你知道，这是他的第二家，通常是你的第二家会成功，你知道，他接受了很多建议，风险投资家喜欢称之为“教练”的建议，所以Zanadu，在我看来，在我成为导师之前，是一家成功扩展的公司，通过接受投资者和其他建议，所以那会非常好，在CDL项目中，我们每年都会选出当年的最佳公司。

然后 CDL 每年有大约四次会议，年底有一个叫做超级会议的活动。超级会议是每个领域中最好的项目，然后它们会汇聚在一起。因此，对于量子项目，我们每年挑选最好的一个，它们会参加超级会议。我认为这是公开的知识，可以查到。最近的一个是基于半导体的 DurDI AQ 项目，这是一个澳大利亚公司。我对他们的表现印象深刻。我认为 Multiverse 项目也脱颖而出，Multiverse 现在是一家强大的软件导向型公司。有很多例子，但答案是，所有进入 CDL 量子项目超级会议的项目都是令人印象深刻的项目。教授，您愿意分享您工作的最新进展吗？因为您一直在研究量子传感、拓扑学、通信和光学。您有什么研究更新想与观众分享吗？嗯，当然，好的。所以量子传感是关于……所以，原则上，在经典世界中，传感器可以是完美的，但由于一切从根本上来说都是量子力学的，所以传感能力存在局限性。因此，量子传感就是识别这些局限性，然后找到规避它们的方法。所以，你知道，如果某物由于量子极限而产生抖动，那么您就想找到方法来利用非线性光学或某种耦合，以便能够确保您想要测量的噪声水平非常低。现在，量子传感在过去取得了巨大的成功。所以，磁共振成像，人们去医院做脑部扫描，这本质上是一个量子传感器。所以过去有非常成功的量子传感器的例子。未来似乎在于量子传感器网络。所以，如果你想象一个脑部扫描，想象一下，而不是进入这些机器之一，你戴上一个头盔，然后头盔上有许多小的量子传感器相互通信。未来，我们可能会有非常便宜高效的脑部扫描方法，而无需去医院，无需使用这种令人幽闭的机器，这种机器要花费数百万美元，并且需要专家来操作。所以，我工作的一个领域是量子传感器，如何连接时钟，如何连接磁传感器，以及找出传感器耦合的机会所在，以便做得比我们经典上能做的更好。而且这很复杂，因为量子力学是脆弱的，所以当你连接传感器时，连接可能只会让它在一段时间内保持量子优势。我正在努力找到克服这一点的方法。我想确保在量子密码学方面存在某种稳定的优势。所以，我做了一些众所周知的工作，关于评估量子密码学是否安全，在……在现实和光源如何工作的情况下。最近，我正在参与一个构建量子密码学的项目，一个量子增强版本的加密。所以，这个想法是，我们必须在网络中做事。所以，你知道，我们生成密钥，但我们必须持有密钥，我们必须在正确的时间释放它。所以，我们可以证明量子密码学的安全性，但我们能否证明安全性……当我们将其构建在网络中时，你知道，会出现各种漏洞。你在区块链世界和人工智能世界等等中都能看到这一点。区块链，那个巨大的……12 亿美元的盗窃案，就在过去几周。你知道，一个例子是，你认为一切都很安全，然后就会出现漏洞。所以在量子世界里也是一样，你认为一切都很安全，但量子对手可能有一些方法可以绕过它。我研究了一些量子安全协议。量子对区块链构成威胁，我们如何绕过它？最后，在量子计算领域，我工作的一半是量子控制。所以我正在研究如何制造更好的门和操作。目前，我在核操作方面有很多工作。所以，我的学生 Prti Gupta 和我与新南威尔士大学的 Morel 小组以及其他几个小组合作，我们在 1 月份的《自然物理学》上发表了一篇很棒的论文，我们能够……我谈到了自旋和叠加。我们有一个高自旋原子核，它在一个硅衬底中，并且处于一种叠加状态，它以一种方式快速旋转，又以另一种方式快速旋转。所以，你知道，我花更多的时间和我的学生一起思考……能够处理原子核的方法。还有最后一个，另一半是我正在申请一项拨款，而这个我总是需要做一些疯狂的事情，因为我不是……我的快乐来自于疯狂，而不是来自于明智。对于那个，我有一些关于如何理论上一致地将时间旅行构建到量子计算机中的想法。实际上，有方法可以测试这一点。我有想法，但想法是……将时间旅行纳入其中。我认为我可以证明，如果时间旅行被构建到量子计算机中，它不会有任何优势，所以何必去构建它呢？所以，这就是……这就是证明时间旅行对量子计算无用的有趣之处。教授，您也涉足纳米技术。埃里克·德克斯勒（Eric Drexler）谈到了纳米组装机，你知道，在未来，也许，你知道，你可以，你知道，操纵原子，然后可能，也许，你知道，组装任何东西和一切。一种三维组装机。你对此有什么看法？嗯，是的，我们有……我的意思是，这很难。我曾与阿尔伯塔大学的 Bubble Wof 小组合作。他做的是所谓的悬空键。所以，你得到一个硅，然后硅表面非常活泼。所以，你用氢钝化，然后你在这里和那里拔掉一个氢，然后就会出现一个电子，这个电子可以在这些悬空键中弹出，并用作量子计算。所以，本质上，你通过逐原子操纵来构建这个系统。所以，在某种意义上，这真的很令人兴奋，因为你有机会进行非常快速、非常低噪声的量子计算。但是计算机必须进行接口。我的想法是，当你操作计算机时，你有键盘和显示器，对吧？你的键盘是输入的方式，你的显示器是看到答案的方式。然后问题是，你知道，如果你在纳米尺度、原子尺度上做一个点上的操作，你可以制造这些量子比特，一切都非常好。但是，你如何让你的键盘能够发送指令来控制它？这回到了我之前提到的架构问题。你如何确保你能以一种你在显示器上看到的方式读取它？所以，在纳米尺度上，我们正在变得更擅长操纵，所以原则上我们可以进行一些非常优美的量子信息相干处理。另一方面，输入输出非常困难。所以，而且总是有这种权衡。你知道，总有一种很好的方法来实施……你知道，我提到了超导、光子、中性原子和离子阱。它们不在纳米尺度上，但纳米尺度提供了机会，但沿途也有障碍。我不知道如何克服这些。我的最后一个问题是，教授，塞思·劳埃德（Seth Lloyd）写了一本书，说宇宙是一个量子计算机。您对此有什么看法？也许如果您能给我们留下关于量子计算未来的信息，那就太好了。您认为一个实际可用的量子计算机将做什么？它将如何彻底颠覆世界？好的，是的。所以，塞思·劳埃德的书非常有启发性。你知道，它是……宇宙……量子计算机。所以，在我们谈话的开始，我们谈到了要理解量子计算机，首先要理解计算机。所以，我的观点是，正如我一开始所说，计算机是一台机器，它接收零和一作为输入，并提供零和一作为输出，以解决计算问题。现在，暂时忘掉宇宙是一个量子计算机这件事。宇宙能成为一台计算机吗？那么，输入和输出在哪里？你知道，输入是什么？你可以想象你创造了一个宇宙，然后你……我们有宇宙的基本常数，光速，普朗克常数，引力常数，诸如此类，电子电荷，也许。所以，如果我们……我应该说，技术上讲，电荷和光速不是独立的，它们在精细结构常数中，但这只会对非常仔细的听众。所以，想法是，你知道，我们正在计算什么？它是否意味着我可以想象一种计算方式，创造宇宙的人说，好吧，我将尝试这些参数，然后我将看看宇宙是否会发展出……自我意识的生命形式，你知道，类似的东西？这就是正在计算的内容吗？你知道，在《银河系漫游指南》中，我们知道答案是 42，但我们从未完全弄清楚是什么问题，答案 42 对其有意义。现在，这最终归结为，如果宇宙是一台计算机，它就必须计算，而且它必须为某个在宇宙之外的人计算，这个人可以进行输入，然后输出。但是宇宙几乎是根据定义，没有外部的东西，甚至没有空间和时间。或者必须有一种方法来克服测量问题。然后说不，你知道，在宇宙内部，我们可以计算一些东西。但是，宇宙正在演化某种量子信息，我们可以对宇宙的演化进行描述，并且量子信息概念可能很有用。曾经在西蒙斯中心（Simons Center）有一个名为“来自量子比特的 it”（it from qubit）的计划。所以，你知道，现实可以从某种量子比特描述中出现的想法。所以，量子信息和量子计算对于理解各种事物，甚至，你知道，蒸发的黑洞，各种事情都很有用。但我就是看不到如何恰当地谈论宇宙是一台经典或量子计算机。然后你问到了量子计算的未来。所以，我主持了一个会议，我和来自 IBM 的 Christa Zuul 在苏黎世共同主持了一个名为 QTM L（量子技术机器学习）的会议。它在墨尔本举行，在……11 月下旬，澳大利亚墨尔本。所以，不幸的是，会议的时间恰好在美国感恩节期间，所以我们是现场会议，但几乎没有美国人想来，因为感恩节是他们的大节日。所以我决定组织一个虚拟小组。然后那个虚拟小组上有四位顶尖的美国量子科学家。它在 YouTube 上，所以可以查找。还有一位著名的或臭名昭著的播客，Sain Hossenfelder。我个人非常喜欢看她的视频。她做了一个关于我在墨尔本分享的会议的视频。标题是“量子计算的未来”。所以，我只是说，看看这个很有趣。我正在与参与者一起写一篇论文。有来自 Google 和 MIT 的 Eddie Fary，德克萨斯州的 Scott Aaronson，MIT 的 RM Harrow，以及马里兰大学的 Andrew Childs。每个人都有机会发表意见，讨论未来在哪里。所以，在那篇文章中，我正在写，以及可以在 YouTube 上完整观看的视频中，其中一个关键信息是，当然，在实际层面，我们正在朝着容错迈进，我们可能能够大规模提供量子计算机。但我喜欢这个笑话：量子计算机有两个问题。一是我们不知道如何制造它，而且是规模化的。二是如果我们制造了它，我们不知道该用它做什么。第二个问题比第一个问题严重得多。所以，我们学到了什么？我们有量子算法，我们有量子计算机可以展示优势的问题。Shor 算法是一个很好的例子，Grover 搜索是另一个很好的例子，其中有可证明的优势。它们是否具有实际用途非常值得商榷。但传达的信息是，量子计算的优势适用于……正如我所说，它不像纳米技术，它不是加速一切。有些问题在量子计算机中会更好，这些问题具有某种结构。所以，在那里，你知道，如果找到具有适合量子计算优势的结构的难题，量子计算机可能会非常出色。那么量子计算的未来在哪里呢？建造一个更大的量子计算机是一项技术挑战，非常困难。聪明的人，大量的钱都投入其中。但我们看不到不能制造大型量子计算机的理由。没有自然法则说你不能制造大型量子计算机。如果有的话，那将非常有趣。但问题是，我们该用它做什么？这就是未来的问题。量子计算机可以提供优势的问题是什么？这真的很难，而且可能需要很长时间才能确定这些问题。幸运的是，我们有时间，因为你知道，量子计算机仍然不大，我们还没有足够大的有用的量子计算机。而试图弄清楚它适合解决什么问题，谢天谢地，我们有时间去做这件事，同时等待量子计算机的扩展。但这就是量子计算的未来，这个大型量子计算机到底是什么？摄影？教授，非常感谢您抽出时间参加播客。这确实非常有启发性。我一定会添加您提到的 YouTube 链接。祝您一切顺利，我希望我们能得到一个有用的量子计算机，我希望在此期间，我们也能在某种程度上理解我们可以用它做什么。所以，再次感谢您抽出时间参加播客。我的听众们，如果您喜欢您所看到和听到的，请按下订阅按钮。下次再见，拜拜。谢谢教授，谢谢，非常感谢。