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量子光学郭光灿(郭光灿光量子芯片)

中新社合肥10月12日电 题:中国量子计算因何在合肥集聚? ——专访中国科学院院士郭光灿,中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授郭国平 中新社记者 张俊 吴兰 第二届CCF量子计算大会暨量子

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  中新社合肥10月12日电 题:中国量子计算因何在合肥集聚?

  ——专访中国科学院院士郭光灿,中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授郭国平

  中新社记者 张俊 吴兰

  第二届CCF量子计算大会暨量子计算产业峰会日前在安徽合肥举行,近千名量子计算人才齐聚合肥。中国量子计算因何在合肥集聚?量子计算会对人类社会产生哪些革命性变革?围绕以上话题,中国科学院院士郭光灿,中国科学院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授郭国平,近日接受中新社“东西问”独家专访。

  现将访谈实录摘要如下:

  中新社记者:当前,国际上针对量子计算的学术研究和产业应用正处于高速发展阶段,世界各国争相布局量子计算机。量子计算会对人类社会产生哪些革命性的影响?

  郭光灿:我从20世纪80年代初期开始致力于量子光学研究,90年代扩展到刚刚萌芽的量子信息领域。量子信息的诞生标志着人类社会将从经典技术迈向量子技术新时代,俗称第二次量子革命。

  在**次量子革命中,人类基于量子力学原理,研制出计算机、互联网等,促成人类社会半个世纪的繁荣昌盛。现代的信息技术就是源于量子力学的经典技术;第二次量子革命将为人类开拓基于量子力学的量子计算技术,它的性能突破了经典技术的物理极限,将信息技术推进到新的发展阶段,必将促使人类社会发生翻天覆地的变化。

中国科学技术大学的研究团队与合作者构建成的76个光子的量子计算原型机“九章”。图为光量子干涉实物图。中国科学技术大学 供图

  量子计算的*大优越性就是快,在处理某些特定问题时拥有极高的计算速度,远超经典超级计算机。量子计算*有可能率先在金融服务领域展露风采,比如投资组合优化、风险分析等已被证明具备显著优势。同样在生物化学领域,高效的量子化学模拟将在生物制药、新材料与能源、化工等领域发挥重要作用。此外,得益于并行数据处理的特性以及量子态庞大的信息存储空间,量子计算在大数据、人工智能等领域也将成为发展的关键。

  中新社记者:合肥量子计算从基础研究到产业发展经历了怎样的过程?

  郭光灿:结合我个人经历看,有四个时间点。二十多年前,国际上量子计算刚萌芽,在学校(中国科学技术大学)一间编号为“8013”的闲置教室里,我的学生郭国平和其他同学一起组成的6人小组,开始了探索如何在现实中造出中国的量子计算机,算是合肥量子计算基础研究的**步。

2023年2月12日,本源量子的4台“中国造”量子计算机亮相安徽合肥,并首次向中国公民免费开放参观。储玮玮 摄

  而后,为了适应量子计算技术的科学研究与工程技术并重的前沿趋势,2017年,在没有企业愿意投入、合作开发量子计算机的情况下,我和郭国平带着实验室的学生们,创立了本源量子。我们希望在量子计算上,将自己的研究成果真正变成产品,而不只是在实验室、故事本、论文集里面。逢山开路,遇水架桥。量子芯片、量子计算测控一体机、量子操作系统、量子软件、量子计算云平台……我们一步一个脚印,向前推进。

  直到2020年9月,本源量子在合肥公开宣布上线了搭载6比特超导量子处理器的量子计算云平台。当时这个平台还没办法解决大的问题、谈不上有多大用处,但它是基于按照量子力学规律运行的量子处理器开发,是地地道道的量子器件。通过建立云平台,就可以满足人们对量子计算“尝尝鲜”的需要——这是很初步但很重要的一步。

合肥“本源量子”搭建的量子计算机模型机,让参观者更直观感受到量子计算机。吴兰 摄

  2021年,本源量子向用户交付了一台量子计算机。量子计算机从基础研究到产业应用才一步步投映到现实。随后陆续推出金融、通信等方面的量子计算应用。

  中新社记者:近年来,合肥聚焦量子科技方向,建设量子信息未来产业科技园,延伸发展“量子+”跨界融合产业方向,打造全球量子科技创新和产业发展“试验田”。在合肥诞生了哪些量子计算研究和产业领域的先进成果?

  郭光灿:合肥是中国*早对量子科技发展进行战略谋划和系统布局的省会城市,是中国**一个同时拥有自主量子计算机整机硬件和操作软件系统的城市,是中国**具备量子计算机芯片生产线的省会城市。

2013年10月23日,设于中国科学技术大学的中国科学院量子信息重点实验室内,科研人员展示原材料为砷化镓的量子芯片(黑色方块部分)。孙自法 摄

  以2003年**个量子计算研究小组成立为标志,合肥量子计算走过了20年发展历程,从全球落后水平到2021年交付使用**台量子计算机。

  2022年,合肥发布中国首个量子计算机和超级计算机协同运算方案,可实现量子计算和超级计算机的高效协同,从而在大幅节约资源的情况下,双向发挥量子计算机和超级计算机各自优势。

量子计算机局部图。安徽省量子计算工程研究中心 供图

  2023年,合肥企业与全球用户*多通信运营商首次探索量子算法应用,合肥量子算力首次被金融机构用于反欺诈和反洗钱,合肥企业与上海超算中心联合建立首个长三角量超协同创新中心。

  同年,中国首例基于通用量子计算机真机的通信网络优化算法在合肥验证成功。

  中新社记者:“量超融合”的未来发展趋势是怎样的?

  郭国平:量子计算机和超级计算机的协同工作被称为“量超融合”。引入量子计算这种新的计算范式可以为计算问题的求解提供新的解决方案和思路。例如,量子计算可以用于优化问题求解、模拟物理系统、加密等领域,这些领域传统计算机无法有效地处理。

郭光灿院士介绍合肥“本源量子”成功研制的中国首款完全自主知识产权的量子计算机控制系统。视觉中国供图

  随着科学技术的发展,一些行业内求解高复杂度、大数据量问题的需求愈发显著,这些复杂问题的求解通常会带来巨大的计算资源花费,对现有的超算计算效率提出了更高要求,量超融合可以实现量子经典算力互补。量子计算可加速复杂问题中的关键步骤,减少复杂问题的求解时间,协同超算提高复杂问题求解的效率。

  中新社记者:量子计算全球开发者平台去年在合肥正式上线。量子计算发展需要全世界研究者的共同努力,其有哪些国际合作交流空间?

  郭国平:量子计算就像一个山洞,我们不知道里面有没有宝藏,但一定要有勇气冲进去,看看它到底长什么样。目前所做的研究不过是刚刚敲开量子科技的大门,在诸多物理体系的技术突破上仍充满荆棘,本质上更像一场马拉松。

在北京展览馆举行的国家“十三五”科技创新成就展上,“九章”量子计算原型机模型吸引参观者。蒋启明 摄

  量子计算其实也是面向整个人类社会的技术,对社会的变革性不言而喻。全世界的研究机构可以共同开展关于量子计算的研究项目,共享资源和技术,互相借鉴经验和发现。

  现在,国外不同国家的实验室、企业、研究机构已经有共同合作开展量子计算实验的,他们通过分享设备、资源和技术,在硬件、软件、算法等多个方面投入资源和人力,联合研究和开发量子计算的关键技术和应用,来加快量子计算技术进展。(完)

  受访者简介:

  郭光灿,中国科学技术大学教授、博士生导师、中国科学院院士、第三世界科学院院士,中国科学院量子信息重点实验室主任。主要从事量子光学、量子密码、量子通信和量子计算的理论和实验研究,任国家科技部973项目“量子通信与量子信息技术”首席科学家,中国量子光学和量子信息开创者和奠基人。

  郭国平,中国科学技术大学教授、博士生导师、中国科学院量子信息重点实验室副主任,长期从事半导体量子计算相关研究,任国家重点基础研究发展计划项目A类(超级973)首席科学家。

【编辑:张燕玲】


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