## 问答：我们能在量子芯片上有突破吗？

> 读者 不大不小段：现在我们使用的都是硅基芯片，我们距离碳基芯片还有多远？难道我们突破美国芯片封锁的路径，真的是要率先突破碳基芯片技术吗？

> 读者 李尚佩：我想我们现在再追赶半导体芯片技术已经没有优势了，那我国有没有可能在量子芯片方面取得新突破呢？现在量子芯片发展情况如何？

> 万维钢回复——

米勒的《芯片战争》这本书中完全没提到碳基芯片。但是碳基芯片似乎的确有可能很有前途。中国科学院院士彭练矛在北大已经搞了20年的碳纳米管芯片技术研究，而且已经做出来了5纳米的晶体管。彭练矛院士说碳纳米管芯片的性能将是硅芯片的成百上千倍，而且中国目前在这个领域上领先美国。

量子芯片方面，目前我理解是美国做的更成熟，但是中国也不落后。

科学家在实验室里研究的只是原理上的「可能性」，而不是技术上的「可行性」，更不是商业上的「可盈利性」。做出几个晶体管和做出一个有一百亿个晶体管的芯片完全是两码事。后者需要研究怎么量产、怎么确保良品率、怎么让它便宜，等等等需要百倍甚至千倍的投资和人力。

对未来芯片的设想，并不是只有这两种技术，还有别的设想，比如在硅上做深化的功夫，可能更靠谱，而且包括美国在内世界各地都在研究。科学家有权在实验室做任何事情，他们的研究结果都是公开的，大部分不需要注册专利，也可以说是某种意义上的玩具。中后期企业入场，砸钱豪赌，才是真干。

碳纳米管芯片的问题是它仍然需要光刻机。而现在中国被卡脖子最重要就是被卡在光刻机上。

量子芯片的问题是它根本就不是同一个故事。我们讲量子力学的时候讲过，量子芯片是用来解决大规模随机模拟的，跟我们说的那种常用芯片完全是两码事。

我认为未来最理想的一个路线图可能是这样的。中国因为先发一步，在碳纳米管芯片上投入巨资研发，占领了一个独门技术门槛。然后中国从这个技术出发，跟国际合作研发新的光刻机，在其中占据一个不可替代的位置，从而彻底打破封锁。

> 读者 瘦manman、大三元：为什么核武器都成简单产业了？难道他对于可靠性的要求不是更高么？他的简单和复杂是从什么维度考虑呢？曼哈顿计划不是集聚了全世界最顶尖的物理学家和科学家才搞成功的吗？

> 万维钢回复——

简单的问题是解题方向明确的问题，只要肯努力，讲团结，有钱有人，都能解决；复杂的问题是你都不知道该怎么努力。

不论是从制造角度还是从应用角度，核武器都比芯片简单的多。曼哈顿计划的确要汇集最顶尖的科学家才能搞成功，那是因为当时人们不知道原子弹应该怎么造，一没有理论二没有实验，连这件事到底是否真的可能，都只是一种猜测。但是，一旦有人找到了制造方法，特别是已经验证了可行性，那么第二个国家要想仿造可就容易太多了。

假传万卷书真传一句话，你都不需要制造原子弹的全部图纸和技术细节，你只要知道大概的原理，剩下的都可以自己摸索出来。比如我现在就可以告诉你怎么制造一颗原子弹。

首先你需要搞到一种浓缩的核原料，一般是某种超大原子金属。最好是铀235，反应简单，但是自然界铀矿比较少，不好搞；或者你可以用钚239，省钱，但是对设计要求高。

我们拿最简单的铀235来说，最关键的一步是你要把它「浓缩」，也就是要让它达到极高的纯度。一般都是用离心机，总之这一步是最费钱也是最重要的。原子弹要求的浓缩铀纯度比核电站高得多，所以你要查哪国在搞原子弹，只要看它家的离心机就行。

有了浓缩铀，剩下的事儿可能一个高中生都能做到。浓缩铀发生核爆的「临界质量」是52公斤，体积大约是一个17厘米的金属球。你只要先把52公斤的浓缩铀分成两份，彼此间隔开，等到要用的时候把它们合在一起，就可以了。至于说怎么把它包装到一颗炸弹里，对武器专家来说那都是程序化的操作。

搞浓缩铀当然需要一定的工业水平，但是这个水平目前朝鲜、伊朗这样的国家也能独自掌握。肯定比生产航空发动机简单。我们下周会讲到光刻机的原理，我相信你到时候会理解，为什么连美国都不能独自制造光刻机。

但真正的复杂还是应用层面的复杂。核武器是个「有没有」的问题。人们猜测朝鲜现在大约有20到30枚核武器，而这就足够了，足以形成核威慑。我爆不了美国可以爆韩国，实在不行我在自家门口爆一发，你们也受不了。芯片却是个「好不好」的问题。

咱们先不谈民用，仅就军用芯片来说，就绝不是「有就行」「够用就行」，而是必须用最好的。这是因为下一场战争将是信息战和人工智能战。双方会大量使用无人机、搞电子战，由AI协调，甚至直接由AI指挥。电子战的反应时间是以毫秒计算的。那如果我们这边的芯片不如对手，我们就反应慢。反应慢半拍，在军事上意味着什么呢？

民用方面，确实很多领域是够用就行，比如你不至于要求电饭锅也用2纳米的芯片。但这里则有一个「便宜不便宜」的问题。芯片行业的特点是你前期必须投入巨大的资金，耗费无数人力物力才能生产出第一个芯片——但是有了第一个，剩下的事情就好像印钞一样，成本低利润高。

台积电现在的毛利率高达60%。

那如果我们也投入巨资搞个芯片厂，技术上比人家差一代，可是我们一时之间做不到那么低的成本。人家那边稍微降降价就比我们便宜，我们怎么生存？

> 读者 阿耀：如果日本也赶上了个人电脑的时代会怎么样？或者「颠覆式创新」这样的特质，是否只可能出现在美国这样的多文化融合的国家？

> 读者 Arthur王钟： 为什么日本在芯片、液晶屏、新能源汽车这些领域都笃定一个方向，获得优势后不容易变通？

> 万维钢回复——

日本的创新能力还是相当厉害的，比如日本的游戏机、电视机之类的科技产品、日本的文化输出、日本的高精尖工业技术，都是数一数二的存在。而且日本也从个人电脑时代收获了很多，只不过因为英特尔和微软先发一步形成标准，有了护城河，别人难以撼动。

那日本为什么不容易变通呢？为什么日本很少有颠覆式创新呢？这我还真有所耳闻。

颠覆式创新，最关键的一点，就是你得允许大企业倒闭。旧的大企业倒下，新的小企业才能出头。创新不是请客吃饭，是要让某些权倾一时的公司死亡的。讲创新不愿意讲淘汰、不敢讲颠覆，都是叶公好龙。

而日本，恰恰不是一个可以让大企业被淘汰的地方。表面上看，日本是一个完全的民主国家，它有亚洲最廉洁的政府，你去日本办事会惊叹于那些公务员态度真好啊！但是现在有些学者认为 [1]，日本政治其实十分腐败，是一种「结构性腐败」。

日本本质上是自民党一家独大的一个一党国家。自民党受到五大利益集团——农业、零售业、建筑业、房地产业和银行业——的掌控，自民党做事考虑的不是整个日本的前途，而是这五个利益集团的命运。

比如你到日本，会注意到他们基础设施建设真是好。没有几个人住的地方也通高铁，没有什么人走的路也修个很漂亮的桥，每条河、每条小溪岸边都铺好了水泥地。但你换个角度想，这难道不是国家资源的浪费吗？很长时间内，日本的基础设施支出超过了整个美国。而日本的面积都没有加州大。日本人没别的项目可做了吗？

自民党不但是个专门为超大公司服务的党，而且还专门给自己拿利益。美国和日本曾经就进口美国牛肉有过一次冲突，后来日本同意进口了，但自民党的要求是只能由一个他们指定的人负责所有美国牛肉的进口。然后这个人把从中得到的大部分利益交给了自民党。

这是一个大企业和大党联手，稳稳当当把持国家，吃定了老百姓的局面。这是无声的危机。

这大概也可以叫「抓大放小」，日本人只在政府不太在乎的领域容易创新。

所以日本现在的经济停滞并不是老龄化的问题，是阶层固化、利益格局固化、政治固化，新想法和年轻人都没机会的问题。

我们可以说日本也陷入了另一种意义上的「中等收入陷阱」，只不过日本前期冲得猛，他们这个停滞是高水平的停滞。

对比之下，韩国在1997和2008两次金融危机之后都没有专门扶植大企业，反而趁着大企业变弱的机会赶紧扶植了一批中小企业。韩国政治表面上黑幕重重，实则比日本健康。这就是为什么现在韩国创新那么厉害，韩国经济没有掉入陷阱。

> 读者 月之星舞：我们对不可知论的认识具有多样性，并非有很明确的共识。有休谟的怀疑主义，有康德的物自体不可被认知，有赫胥黎的无知识论，这些都被称作不可知论。所以想问一下万老师，您所倾向的是哪种不可知论？

> 万维钢回复——

我理解休谟的怀疑主义是休谟认为一切写下来的定律都是值得怀疑的，我们对世界的认识本质上只是经验，你不能跟我说任何绝对真理。也就是说休谟不但怀疑上帝，也怀疑物理定律。

康德的物自体不可被认知是说物自体这个东西是绝对意义上的不可被认知，将来你科技再发达也不可知，否则人就没有自由意志了。

我对这两个说法都表示尊重，不过我更倾向于赫胥黎的无知识论。也就是鬼神之说，我无法在逻辑上否定，但我也不肯定，你要有证据我也能认。

但同时，我倾向于消极版的不可知论：也许神真的存在，但是历史和现实经验都表明，神对人间的事情没有很强的干涉。我们就算当神根本不存在，也是一样生活。基于经验，我认为神存不存在对我们不是很重要。

而这种态度正是孔子的「敬鬼神而远之」。如果当时当地的文化都认为神存在，那我也当神存在好了——我尊重神，但是我不会天真到去求神帮我办事。

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注释

[1] 参见 William H. Overholt, China's Crisis of Success, 2018.
