轉(zhuǎn)自環(huán)球時報

記者 丁雅梔 涂蕾 張蔚藍(lán)原稿標(biāo)題：中國科學(xué)院量子信息重點實驗室副主任郭國平：“全球?qū)⑦M(jìn)入‘量-超-智’三算融合時代”

環(huán)球時報中文版報道：【環(huán)球時報5月30日報道 記者 丁雅梔 涂蕾 張蔚藍(lán)】編者的話：在第八個全國科技工作者日來臨之際，《環(huán)球時報》推出“走近前沿科技”系列報道，將以專訪國內(nèi)外知名科學(xué)家、探訪多領(lǐng)域科研院所與實驗室等方式來多維度科普前沿科技發(fā)展成果，弘揚科學(xué)家精神。不久前，中國自主超導(dǎo)量子計算機(jī)制造鏈在合肥宣布基本成鏈?！董h(huán)球時報》采訪團(tuán)隊日前對國內(nèi)首家將量子計算正式推向商用領(lǐng)域的量子計算企業(yè)——本源量子進(jìn)行探訪，并專訪了“本源悟空”研制團(tuán)隊主要負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院量子信息重點實驗室副主任郭國平教授。

“中國的量子計算是從站著開始的”

合肥高新區(qū)有一條東西向的云飛路，量子信息這一未來產(chǎn)業(yè)在這里落地生花：這里匯聚了國內(nèi)眾多量子科技領(lǐng)域的頭部企業(yè)，如國盾量子、本源量子、國儀量子等，世界上第一顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”號、第一條量子保密通信網(wǎng)絡(luò)“京滬干線”，以及第一臺光量子計算機(jī)都在這條量子科技產(chǎn)業(yè)帶上誕生，因此這里又被稱為“量子大道”。剛見面，郭國平就給《環(huán)球時報》記者講了一個故事：21年前，中國的第一個量子計算研究小組在中國科技大學(xué)的一間廢棄教室里成立，當(dāng)時教室里只有一張桌子、一把椅子，“我們6個小組成員只能輪流坐一坐，后來唯一的一把椅子被坐塌了，我們也舍不得花錢去買，每天僅買科研必需的液氦都需要好幾千，只有站著搞研究。可以說，中國的量子計算是從站著開始的。”

量子計算是一種基于量子力學(xué)原理的計算方式，它利用量子比特代替?zhèn)鹘y(tǒng)計算機(jī)中的二進(jìn)制比特。如果說二進(jìn)制比特就像是一枚靜止的硬幣，只能處于正面朝上或反面朝上（0或1）兩種狀態(tài)，那么量子比特則是一枚旋轉(zhuǎn)的硬幣,可以同時處于兩種狀態(tài)。當(dāng)兩個量子比特發(fā)生糾纏時，它們就像有心靈感應(yīng)的雙胞胎，無論相隔多遠(yuǎn)，一個量子比特的狀態(tài)改變會即時影響到另一個。這使得量子計算機(jī)不僅具有加速運算的功能，而且可以將某些在電子計算機(jī)上難解的問題（如大數(shù)因子分解）變換為可解的問題。量子計算機(jī)的算力之于傳統(tǒng)計算機(jī)，好比傳統(tǒng)計算機(jī)的算力之于舊時的算盤。當(dāng)時，這個來自中科大的科研小組已經(jīng)意識到，量子計算是下一代信息技術(shù)的關(guān)鍵，不僅具有解決傳統(tǒng)計算無法應(yīng)對的復(fù)雜問題的能力，還能向其他行業(yè)滲透并對所及產(chǎn)業(yè)展開技術(shù)賦能，拉動產(chǎn)業(yè)層次的升級，將對科技、經(jīng)濟(jì)和國家安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

美國早已開展對量子計算的研究，中國的量子計算研究必須立刻起步，否則未來會受到他國的量子威懾，“量子科技不僅僅是科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，更是國家未來發(fā)展的關(guān)鍵所在?！惫鶉奖硎?。21年間，郭國平團(tuán)隊在國內(nèi)實驗復(fù)現(xiàn)了經(jīng)典的量子霍爾效應(yīng)，從而掌握了半導(dǎo)體納米器件極低溫、極弱信號測量技術(shù)，為量子芯片和量子計算的后續(xù)研制打下了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，又先后完成了基于半導(dǎo)體的單比特、兩比特、三比特量子計算，實現(xiàn)了國內(nèi)零的突破。為研發(fā)出可供用戶交互使用的工程化量子計算機(jī)，郭國平與自己的老師郭光燦帶領(lǐng)實驗室博士團(tuán)隊，聯(lián)合創(chuàng)立了量子計算公司——本源量子，并自主研制出量子計算的設(shè)備和技術(shù)，這些設(shè)備和技術(shù)在“本源悟空”上全部實現(xiàn)集成運行，使我國成為世界上第三個具備量子計算機(jī)整機(jī)交付能力的國家?！傲孔佑嬎銠C(jī)制造鏈一頭連著科技創(chuàng)新，一頭連著新質(zhì)生產(chǎn)力?！惫鶉秸J(rèn)為，當(dāng)前，科技領(lǐng)域也面臨著百年未有之大變局，站在這樣一個歷史性的時刻，抓住變革的先機(jī)非常重要，誰先抓住誰就能在競爭中掌握主動權(quán)。

如何看待中外量子計算發(fā)展階段

“隨著量子計算的發(fā)展，各種各樣問題的處理會更加精準(zhǔn)。未來人人都可以獲得定制化的藥物、醫(yī)療、食品，人與人之間的信息交流都將在量子計算的幫助下變得更加高效，甚至一枚硬幣從高空落下來，量子計算都可以給出精準(zhǔn)的落地位置。”當(dāng)問及對量子計算的未來暢想，郭國平如此說。據(jù)他介紹，從模擬復(fù)雜的物理系統(tǒng)到優(yōu)化大規(guī)模的組合問題，從加速藥物研發(fā)到提升信息安全，量子計算構(gòu)建起的新一代計算體系，有望為當(dāng)前智能制造、金融分析、新材料研發(fā)、生物醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的商業(yè)格局帶來革命性轉(zhuǎn)變?！傲孔佑嬎銠C(jī)，是當(dāng)前國際科技賽道‘兵家必爭之地’?！惫鶉浇榻B說，目前，我國的量子信息技術(shù)發(fā)展在國際上處于第一梯隊，中國第三代超導(dǎo)量子計算機(jī)“本源悟空”搭載72位自主超導(dǎo)量子芯片“悟空芯”，共198個量子比特（衡量量子計算機(jī)性能的重要指標(biāo)，量子比特數(shù)越多，量子計算機(jī)的計算能力越強），是目前中國最先進(jìn)的可編程、可交付超導(dǎo)量子計算機(jī)。從今年1月“本源悟空”上線運行至今，這臺機(jī)器已吸引全球范圍內(nèi)124個國家和地區(qū)逾953萬人次訪問，成功完成超過23.1萬個運算任務(wù)。

量子芯片生產(chǎn)線。陳濤攝郭國平表示，如果將人類的一生與我國量子信息技術(shù)發(fā)展的周期進(jìn)行類比，當(dāng)前量子計算機(jī)技術(shù)正處于七八歲左右的幼年階段。我國從2020年第一代夸父6比特超導(dǎo)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，僅僅用了4年的時間。去年2月，澳大利亞戰(zhàn)略政策研究所發(fā)布報告稱，在量子計算、量子加密、量子通信和量子傳感等量子技術(shù)的四大領(lǐng)域中，美國只在量子計算這一領(lǐng)域領(lǐng)先中國，但中國近期的成果表明美國的優(yōu)勢正在縮小。談及中外差距，郭國平強調(diào)，要理性地看待中國量子計算的發(fā)展。從量子計算機(jī)的整體發(fā)展生態(tài)來看，美國的量子計算機(jī)發(fā)展生態(tài)優(yōu)于我國。一方面，量子信息包括量子計算、量子通信和量子精密測量，所有關(guān)鍵性、原理性的概念，都不是中國首先提出的。而量子計算中的測控系統(tǒng)等依然會用到傳統(tǒng)的芯片元器件，在基礎(chǔ)相對薄弱的情況下，會影響到量子計算本身的研發(fā)。另一方面，量子計算的發(fā)展可以分為科研、工程化與產(chǎn)業(yè)化三個階段，盡管中美在量子計算科研成果上的差距逐漸縮小，但中國的量子計算還停留在科研階段時，美國的量子計算已先一步走出實驗室，走向工程化。IBM、微軟、谷歌等海外科技巨頭先后發(fā)布量子計算路線圖，帶動量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展。當(dāng)中國進(jìn)入工程化階段后，美國又進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化階段，形成研發(fā)、應(yīng)用“雙向驅(qū)動”。從行業(yè)生態(tài)看，美國以IBM為首的量子計算龍頭企業(yè)牽頭建立了國際主流量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，美國、日本、韓國、德國、澳大利亞等230多家來自各行各業(yè)的企業(yè)參與其中，合縱連橫，形成了一個將中國排除在外的量子計算生態(tài)圈。

量子計算未來有哪些發(fā)展新趨勢

在當(dāng)前的國際背景之下，布局自主量子計算機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展已成為我國當(dāng)前的重大需求之一。當(dāng)?shù)貢r間5月6日，美國國務(wù)卿布林肯在發(fā)表“科技與美國外交政策的轉(zhuǎn)型”演講時，將量子技術(shù)列為關(guān)乎美國國家競爭力和國家安全最重要的六大通用“基礎(chǔ)”技術(shù)之一，并強調(diào)美國正在為量子計算的未來做準(zhǔn)備。演講發(fā)表3天后，美國商務(wù)部就以所謂“威脅國家安全”為由，將37家中國實體列入貿(mào)易限制清單?！傲孔涌萍籍a(chǎn)業(yè)絕對不是一家一姓的事情，也不是某一個小團(tuán)隊的事情，中國量子計算機(jī)的研發(fā)從一開始就要有構(gòu)建生態(tài)體系的意識，需要多種不同學(xué)科、不同產(chǎn)業(yè)方向的融合協(xié)作?！惫鶉綇娬{(diào)。他告訴《環(huán)球時報》記者，量子計算走出實驗室是一個用戶和市場雙向驅(qū)動的過程。在具體運用領(lǐng)域，如金融、氣象、藥物研發(fā)、能源、大數(shù)據(jù)、密碼破譯等，通過量子計算，都能實現(xiàn)加速作用，基本上所有需要大規(guī)模算力的場景，都是量子計算具體的應(yīng)用場景?！傲孔佑嬎阋餐瑯有枰@些場景加速技術(shù)的進(jìn)步。目前中國量子技術(shù)的迭代進(jìn)步受制于有限的應(yīng)用場景，我們也正通過與超算中心合作拓展場景?！惫鶉奖硎?。截至目前，“本源悟空”已受邀成功接入3個超算中心。此前，本源量子聯(lián)合上海超級計算中心、國家超級計算鄭州中心和中國移動云能力中心共同組建上線量超融合先進(jìn)計算平臺，并成功接入“本源悟空”量子計算機(jī)。今年4月，“本源悟空”正式入駐國家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺。

中國第三代自主超導(dǎo)量子計算機(jī)“本源悟空”。陳濤攝當(dāng)前世界各國都在加速量子計算機(jī)與超級計算機(jī)的協(xié)同工作（稱為“量超融合”）?！傲孔佑嬎銠C(jī)和超級計算機(jī)就像是航母特混艦隊中的航空母艦和巡洋艦，超級計算機(jī)可以處理量子計算機(jī)不擅長的工作，量子計算機(jī)可以用于加速處理復(fù)雜計算任務(wù)，兩者協(xié)同會產(chǎn)生更強戰(zhàn)力?！彼f。

郭國平說：“未來5年，全球?qū)⑦M(jìn)入‘量-超-智’三算融合時代。量子計算、超級計算和智能計算協(xié)同完成運算任務(wù)就是‘量-超-智融合’，如果把普通計算機(jī)比喻成一把‘步槍’，那么帶有人工智能的智能算力就是一門‘火炮’，而量子計算機(jī)就像是一枚‘導(dǎo)彈’。三者協(xié)同將是未來算力的終極形態(tài)，我們正在朝著這個方向努力?！?/p>