用折叠卫生纸的实践来否定量子计算工程应用的可行性

最近本人所在某微信群里有人用海报方式宣传了Y教授有关量子计算的学术报告，报告中写着5年内有望实现包含1000个量子比特的量子计算机，关于这件事情我肯定是不相信的，但看着一些老师连续地点赞，为了表达求真务实，我首先在群里转发了G院士论文的截图（参考文献：量子信息技术发展概况[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版), 2017, 37(3):1-14.），然后虚心请教群里各位老师一个问题：“G院士的文章中说，量子比特数目为250个时，存储的数据量比宇宙中所有原子的数目还要多。宣传海报中说5年内要实现1000个量子比特的量子计算机，宇宙都算完了，还要算什么？请各位老师帮忙解惑，尤其点赞的老师，G院士和Y教授到底谁说的对？”一位老师讲：“只是比原子数目多，比原子的自由度还是小的多的多”。我用截图列出式子：(2^1000)/(2^250)=2^750，然后问道：“原子的自由度有多少？能达到2^750？”没有老师回复。

图1 量子计算机随量子比特数呈指数增长的数据存储能力和运算能力

本周二，某微信群里有人分享了题为“《物理学报》期刊数据连续三年稳步提升”的宣传，我由衷地点赞，并表达出我的观点：“点赞是支持国产期刊，但并不支持《物理学报》的每一篇论文。如果论文观点是正确的、科学的，那么期刊对国内科学技术发展的推动是正向的；如果论文观点是错误的、不科学的，那么期刊可能会阻碍国内科学技术的发展。”我同时发表意见：“国产期刊中，《物理学报》期刊与量子计算相关的文献数目最多，量子计算的物理基础和工程实践的矛盾需要好好讨论。”群里有老师看到我的观点后，建议我向G院士写信咨询量子计算相关的问题。我回复道：“这不是向G院士写信就能解决的问题，说的深刻一些，这是学术信息战。如果国内一直崇拜英美的顶级期刊，那么国内就不会有学术上的独立自主。原子弹和原子钟都不发顶刊，航天也不发顶刊，都做到了独立自主。很多涉m项目，不需要顶刊，国防报告就可以，也能做到独立自主。话说回来，物理学中的决定论是爱因斯坦，薛定谔，德布罗意，狄拉克等物理学家承认的东西，国内误解太严重了，我从来不反对量子力学，我只是反对量子信息。根据普朗克科学定律，希望在年轻人。”

今天，我特意搜到科学网在2022年1月29日刊登的一篇博文：《量子计算产业：从理想变为现实》，博文中写道：从全球量子计算公司的技术路线图来看，2021-2022 年左右将突破 100量子比特，3 年内突破 1000量子比特，到2030年有望实现100万量子比特量子计算机的突破。从行业上来说，量子计算的潜在应用主要包括供应链、金融、交通、物流、制药、化工、汽车、航空、能源、气象等领域。（网址链接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/1/473429.shtm）。假如上述领域都开始炒作量子计算概念，那绝对是高等教育的失败！

普通人（尤其是高考和考研学生）如何轻易地避开量子计算的坑呢？实际上很简单，亲手做实验验证一下指数增长的恐怖就可以了。知乎上有个帖子叫：2 的 100 次方到底有多大？（网址链接：https://www.zhihu.com/question/52899519/answer/133620491） 假设一张可以充分折叠的纸厚度为0.1毫米；在不计纸张本身以外的任何厚度的情况下，将其对折n次后，其厚度为：h=2^n×0.1 mm。对折10次，厚度达到约0.1米，差不多是一根尺子吧；对折15次，厚度超过3米，显著长于姚明；对折20次，厚度大约105米，显著长于民用客机（一般机身长度六十余米）；对折25次，厚度大约3355米，这个高度已经超过峨眉山的海拔了，更早已把五岳全都踩在了脚下；对折35次，厚度大约3436千米，已经足够完全离开大气层了；对折40次，厚度大约109950千米，一次可绕地球两圈半；对折45次，厚度大约351万千米，可以来回月球接近五次；对折50次，厚度达到1.1亿千米，可以来回金星一次；对折51次，厚度达到约2.3亿千米，远远足以到达太阳；对折57次，厚度约为144亿千米，近似赶上旅行者1号的足迹、离开太阳系了；对折60次，厚度达到约1153亿千米，光大约需要穿梭4.4天；对折80次，厚度达到12亿亿千米，大约1.2万光年，大约走到我们和银河系中央的中点；对折100次，厚度达到1268万亿亿千米，也即12,676,500,000,000,000,000,000千米，如果换算一个更加直观的单位的话，这个厚度大约折合134亿光年，也就是说，如果我们把纸叠的这么高，需要接近从宇宙大爆炸到现在的全部时间（137亿年）使得光从这张叠纸的顶端到达我们的眼中。(本段部分内容转载自网络)

那些想从事量子计算的学生，你必须认识到，造N个量子比特存储2^N个数据的工程难度，远远高于折叠卫生纸N次（此时卫生纸有2^N层）。迄今为止，一张纸对折次数最多的世界纪录是用3218米长的卫生纸对折13次，对折100次根本不可能，对折1000次想都不要想。用折叠卫生纸来验证量子计算工程应用的可行性，是人人都可尝试的方法，该方法能用于质疑部分学者或企业对“量子计算”概念的虚假宣传。建议国内高校挑战折叠卫生纸的世界纪录，可以立个经费不足10W元的课题嘛，用最低的成本调整量子科技的产业布局。

我为什么要在科学网记录这些东西？因为我不想看到那么多聪明的年轻人虚度光阴，他们应该做更有意义的事情。看此博文的老师，您能不能讲给您的学生听听，让他们用折叠卫生纸的实践感受下量子计算机指数运算的恐怖，甭管量子计算的物理基础对不对，也许他们通过折叠卫生纸会知难而退吧。(*^_^*)