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中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿:我国量子信息技术研究已进入百花齐放阶段

2024-02-01   每日经济新闻   阅读量:73

    每经记者 温雅兰    每经编辑 张凌霄

    随着中国第三代自主超导量子芯片——“悟空芯”(夸父 KF C72-300)的诞生,我国在量子计算领域的发展进入到了一个全新的阶段。我们不仅具备了自主生产一定中等规模可扩展的量子计算机芯片和系统的能力,同时拥有了在全球量子计算机领域更多的话语权。

    在“瞰见未来”2024复旦管院新年论坛上,中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿发表了题为《引爆“第二次量子革命”的世纪争论》的主旨演讲,在回溯量子力学发展沿革中,分享量子技术最新进展,展望第二次量子革命的前景未来。

    在接受《每日经济新闻》记者采访时,郭光灿分享了自己漫漫科研路上的酸甜苦辣。他说:“虽然我用了一生的时间才看到量子信息技术发展到现在这个百花齐放的阶段,但是这是值得的,人的一生能做成一件事也是很不错的。”

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿 图片来源:主办方供图

    技术革命:量子计算机将与传统计算机互为补充

    “上帝不会和宇宙掷骰子。”

    20世纪20到30年代,物理学家爱因斯坦与玻尔就量子力学展开了一场“世纪争论”。玻尔主导确立了量子力学的“哥本哈根解释”,主张量子力学只能计算实验的各种可能结果的概率,爱因斯坦拒绝接受这个观点。

    活动现场,郭光灿向观众介绍了这场跨越九十年的讨论,他说:“2022年,诺贝尔物理学奖同时颁发给法国物理学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、美国物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽(John F. Clauser)和奥地利物理学家安东·塞林格(Anton Zeilinger),以表彰他们‘用纠缠光子验证了量子不遵循贝尔不等式,开创了量子信息学’。至此,这场历经90年的讨论有了最后的答案。”

    随着世纪争论落下帷幕,人类社会进入了第二次量子革命的新历史时期。如果说第一次量子革命伴随量子力学的诞生而来,让我们拥有了电脑、手机、互联网等经典技术。那么在第二次量子革命中,量子信息技术将为我们带来量子计算机、量子传感等。

    “量子技术的出现来源于量子原理,但技术本身是量子的,所以我们称为第二次量子革命。”郭光灿解释说,“第二次量子革命产生的最重要的技术就是量子计算,这是一项颠覆性技术。量子计算机如果得到普遍应用,人类社会将发生翻天覆地的变化。算力会提高到新的层次,量子算力会以指数级增长超越现有的经典算法,超越现在的超级计算机。”

    但是郭光灿在采访中也表示,量子计算机的运用起到的是锦上添花的作用,而不会替代经典计算机。“量子计算机与传统计算机互为补充。从整个社会领域来说,很多领域计算所需要的算力较低,如果全部使用量子计算机可能会有成本太高等问题。”

    幼年阶段:解决实际问题将优化我国行业发展生态

    目前,我国的量子信息技术发展在国际上处于第一梯队,中国第三代超导量子计算机“本源悟空”搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”,共198个量子比特,包含72个工作量子比特和128个耦合量子比特,是目前中国最先进的可编程、可交付超导量子计算机。

    如果将人类的一生与我国量子信息技术发展的周期进行类比,郭光灿分析说,当前量子计算机技术正处于七八岁左右的幼年阶段。

    我国从2020年第一代夸父6比特超导量子芯片KF C6-130研制成功,到2024年第三代72比特夸父 KF C72-300,仅仅用了4年的时间。

    为何我国量子信息技术发展速度如此之快?郭光灿在采访中对记者说,外国的技术封锁是我们不断突破的重要动力。

    “原先我们的设备等都需要从国外购买,但是当我们被‘封锁’之后,就只能自己研发、制作。现在我们的量子计算测控、操作系统,都是自主设计、自主开发、自主知识产权、自主生产出来的,并且性能不比从国外买来的差,我们将不再受制于美国和其他外来企业的掌控。”

    “虽然量子计算机的发展是一个很有前景的领域,并且我们已经获得了九十多个国家的六十四万人左右的访问量,但是目前我国的量子计算机仍无法解决实际有用的问题。”郭光灿向记者介绍了我国量子计算机目前的发展状况。

    从量子计算机的整体发展生态来看,美国的量子计算机发展生态优于我国。这正是因为他们的制造业、制药业、信息安全、金融等各个行业都在运用量子计算机解决实际问题。“‘运用+反馈’的过程会帮助研究人员发现当前量子计算机技术中存在的问题并不断改进,从而形成良好的发展循环生态。”

    郭光灿告诉记者,如果能够运用量子计算机来作为解决实际问题的工具,那么整个行业的发展循环速度就会加快。

    苦尽甘来:中国量子计算发展进入百花齐放阶段

    科研的路,是一条漫长而伟大的路,也是一条充满了艰苦和孤独的路。

    量子计算机的研发,除科研人员的耐性与坚持外,也需要大量资金支持。郭光灿在采访中讲述了自己在最开始的二十年中,将“冷板凳坐热”的故事。

    “量子计算机的研究是需要大量资金的,如果没有资金支持,我们是做不出来的。但是在那个年代,大部分人没有意识到量子计算机的重要性,而且当时我也没有名气,所以当时我们不仅缺少资金、没有专家,而且不被理解、不受重视。”回忆起最初的艰难,郭光灿记忆犹新。对于科研人员来说,不被理解是最大的孤独。

    作为量子信息领域的领军人物,早在上世纪八十年代,郭光灿就看到了量子计算机的重要性。“正因为我懂量子计算机,才更明白它的重要性,所以我才觉得我有责任讲清楚,让更多人重视它。当时我最大的烦恼并不是纠结于要不要放弃,我坚信国家一定会重视。”郭光灿继续说,“但是那时候没有人理解我,我也无法放弃,所以真的感到很孤独。”

    破釜沉舟,百二秦关终属楚。

    看着越来越多的年轻人投入到量子信息技术的研究中,看着国家为量子信息事业提供的资金支持日益充足,郭光灿感慨道:“现在我老了,也完成了我的使命。越来越多的年轻人都来搞量子,与量子相关的产业也多了起来,我们进入了百花齐放的阶段,我的目的也达成了。”