姚期智院士：探索交叉信息研究 迎接未来计算机技术革命

从1936年数学家阿兰·图灵提出“图灵机”的设想。到1946年2月14日世界上第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。再到后来个人计算机的普及互联网技术的发展，量子计算机的研发，计算机科学发展的每一步都深刻地影响着人类社会的发展进程。未来的计算机科学领域有哪些前沿研究方向？量子计算机能否掀起一场新的技术革命？交叉信息研究将会给人们的生产生活带来怎样的改变？

中国科学院院士、美国科学院外籍院士姚期智带你探索交叉信息研究，迎接未来计算机技术革命。

2010年，姚期智院士在清华大学建立了国内首个致力于交叉信息研究的教学科研单位"清华大学交叉信息研究院"，致力于信息科学与其他学科，特别是物理学、数学，以及生命科学与社会科学的交叉研究，推动理论计算机科学和量子信息科学的发展，培养具有国际竞争力的拔尖创新人才。

交叉信息研究的背景

“在过去的四五十年里面，计算机科学家他们所研究的事情主要就是怎样能够设计出好的计算机，怎样能够让计算机运行得更好更快，怎样在一种普通的算法设计上能够有一些理论的改进。但是，我们感觉得到，在现在这个新的时代里面，基本上学科交叉变成了一个新常态。计算机科学它必须更好地融入和其他的学科共同工作的一个模式。”

“所以我们感觉得到我们将来所要做的这些方向就是要和一些最有希望的学科交叉，比如说我们跟量子物理交叉，我们和生物科技交叉，我们和经济学交叉。”

计算机科学技术与多个学科的交叉融合发展为前沿科技的新突破带来了新的可能。其中，量子计算机研究就是交叉信息研究中一大热门领域。传统计算机中的每个比特位只有0和1两种状态，而一个量子比特位可以有多个状态，基于量子物理原理制造出的全新计算机，它的计算能力将呈指数倍提升，性能也会远远超出传统计算机。

量子计算机的设想

“在建造量子计算机（时），怎么样设计，怎么样找材料，这些每一步都是非常艰辛的。所以说它需要很多不同科学家，一个接一个来解决各种上面的问题。同时因为这是一个交叉学科的题材，基本上它是一个需要物理学家和计算机科学家，他们通力合作发展的一个项目。所以它所要面对的问题，不但是要把两个不同学科的人能够聚集在一起能够通力合作，同时他所需要做的事情，也比在一个单一学科里面所面对的要困难。”

1982年，美国物理学家理查德·费曼，第一次提出了量子计算机的设想。30多年来，越来越多的国家开始投入到量子计算机的研究，量子计算机的研制已经成为世界各国竞相角逐的科研高地。如今，由姚期智院士领导的清华大学量子计算机实验室，已经跻身世界最先进的量子计算机实验室之一，成为我国推动量子信息研究的重要力量。

量子计算机研究进展

“在目前阶段，科学家已经掌握住了怎样建设量子计算机，对于量子计算机的原理，还有它能做什么、还有说怎么样的性质，还有哪一种材料可以拿来做量子计算机，科学家都有原则性上的非常有把握的掌握。我们现在所面对的要做出一个真的量子计算机，能够做出一些非常有用的事情来，当然还是一个非常艰巨的科学和工程上的工作。不过，我们相信在以后的四、五年里面，在这个世界上我们会看到非常令人赞佩的这方面的结果。我相信在以后的十年，我们在量子信息，不管是量子通讯或者是量子计算机的研发上面，我们中国都会有一个非常有利的竞争位置。所以我相信，以中国的情况来看，中国是现在有希望能够和美国、欧洲，大家一起来竞赛，看看谁能够做出第一个量子计算机。”

如今，量子计算机的发展已曙光初现，人们或许不久就可以步入量子计算机的新时代。然而，量子计算机只是交叉信息研究的冰山一角，交叉信息研究是一项应用性极强的研究领域，多学科的交叉融合发展将会推动多个领域的技术变革，产生更多应用成果，交叉信息研究将给未来世界带来无限可能。

（来源：今日科协）