中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦：我國(guó)量子信息技術(shù)研究已進(jìn)入百花齊放階段

每經(jīng)記者 溫雅蘭    每經(jīng)編輯 張凌霄    

隨著中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子芯片——“悟空芯”（夸父 KF C72-300）的誕生，我國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)入到了一個(gè)全新的階段。我們不僅具備了自主生產(chǎn)一定中等規(guī)?？蓴U(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)芯片和系統(tǒng)的能力，同時(shí)擁有了在全球量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域更多的話語權(quán)。

在“瞰見未來”2024復(fù)旦管院新年論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦發(fā)表了題為《引爆“第二次量子革命”的世紀(jì)爭(zhēng)論》的主旨演講，在回溯量子力學(xué)發(fā)展沿革中，分享量子技術(shù)最新進(jìn)展，展望第二次量子革命的前景未來。

在接受《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者采訪時(shí)，郭光燦分享了自己漫漫科研路上的酸甜苦辣。他說：“雖然我用了一生的時(shí)間才看到量子信息技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在這個(gè)百花齊放的階段，但是這是值得的，人的一生能做成一件事也是很不錯(cuò)的。”

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦 圖片來源：主辦方供圖

技術(shù)革命：量子計(jì)算機(jī)將與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)互為補(bǔ)充

“上帝不會(huì)和宇宙擲骰子。”

20世紀(jì)20到30年代，物理學(xué)家愛因斯坦與玻爾就量子力學(xué)展開了一場(chǎng)“世紀(jì)爭(zhēng)論”。玻爾主導(dǎo)確立了量子力學(xué)的“哥本哈根解釋”，主張量子力學(xué)只能計(jì)算實(shí)驗(yàn)的各種可能結(jié)果的概率，愛因斯坦拒絕接受這個(gè)觀點(diǎn)。
 
活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，郭光燦向觀眾介紹了這場(chǎng)跨越九十年的討論，他說：“2022年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)同時(shí)頒發(fā)給法國(guó)物理學(xué)家阿蘭·阿斯佩（Alain Aspect）、美國(guó)物理學(xué)家約翰·弗朗西斯·克勞澤（John F. Clauser）和奧地利物理學(xué)家安東·塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他們‘用糾纏光子驗(yàn)證了量子不遵循貝爾不等式，開創(chuàng)了量子信息學(xué)’。至此，這場(chǎng)歷經(jīng)90年的討論有了最后的答案。”

隨著世紀(jì)爭(zhēng)論落下帷幕，人類社會(huì)進(jìn)入了第二次量子革命的新歷史時(shí)期。如果說第一次量子革命伴隨量子力學(xué)的誕生而來，讓我們擁有了電腦、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等經(jīng)典技術(shù)。那么在第二次量子革命中，量子信息技術(shù)將為我們帶來量子計(jì)算機(jī)、量子傳感等。

“量子技術(shù)的出現(xiàn)來源于量子原理，但技術(shù)本身是量子的，所以我們稱為第二次量子革命。”郭光燦解釋說，“第二次量子革命產(chǎn)生的最重要的技術(shù)就是量子計(jì)算，這是一項(xiàng)顛覆性技術(shù)。量子計(jì)算機(jī)如果得到普遍應(yīng)用，人類社會(huì)將發(fā)生翻天覆地的變化。算力會(huì)提高到新的層次，量子算力會(huì)以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)超越現(xiàn)有的經(jīng)典算法，超越現(xiàn)在的超級(jí)計(jì)算機(jī)。”

但是郭光燦在采訪中也表示，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)用起到的是錦上添花的作用，而不會(huì)替代經(jīng)典計(jì)算機(jī)。“量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)互為補(bǔ)充。從整個(gè)社會(huì)領(lǐng)域來說，很多領(lǐng)域計(jì)算所需要的算力較低，如果全部使用量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)有成本太高等問題。”

幼年階段：解決實(shí)際問題將優(yōu)化我國(guó)行業(yè)發(fā)展生態(tài)

目前，我國(guó)的量子信息技術(shù)發(fā)展在國(guó)際上處于第一梯隊(duì)，中國(guó)第三代超導(dǎo)量子計(jì)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(gè)量子比特，包含72個(gè)工作量子比特和128個(gè)耦合量子比特，是目前中國(guó)最先進(jìn)的可編程、可交付超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。

如果將人類的一生與我國(guó)量子信息技術(shù)發(fā)展的周期進(jìn)行類比，郭光燦分析說，當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)技術(shù)正處于七八歲左右的幼年階段。

我國(guó)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(shí)間。

為何我國(guó)量子信息技術(shù)發(fā)展速度如此之快？郭光燦在采訪中對(duì)記者說，外國(guó)的技術(shù)封鎖是我們不斷突破的重要?jiǎng)恿Α?/p>

“原先我們的設(shè)備等都需要從國(guó)外購(gòu)買，但是當(dāng)我們被‘封鎖’之后，就只能自己研發(fā)、制作?，F(xiàn)在我們的量子計(jì)算測(cè)控、操作系統(tǒng)，都是自主設(shè)計(jì)、自主開發(fā)、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、自主生產(chǎn)出來的，并且性能不比從國(guó)外買來的差，我們將不再受制于美國(guó)和其他外來企業(yè)的掌控。”

“雖然量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是一個(gè)很有前景的領(lǐng)域，并且我們已經(jīng)獲得了九十多個(gè)國(guó)家的六十四萬人左右的訪問量，但是目前我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)仍無法解決實(shí)際有用的問題。”郭光燦向記者介紹了我國(guó)量子計(jì)算機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r。

從量子計(jì)算機(jī)的整體發(fā)展生態(tài)來看，美國(guó)的量子計(jì)算機(jī)發(fā)展生態(tài)優(yōu)于我國(guó)。這正是因?yàn)樗麄兊闹圃鞓I(yè)、制藥業(yè)、信息安全、金融等各個(gè)行業(yè)都在運(yùn)用量子計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題。“‘運(yùn)用+反饋’的過程會(huì)幫助研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)技術(shù)中存在的問題并不斷改進(jìn)，從而形成良好的發(fā)展循環(huán)生態(tài)。”

郭光燦告訴記者，如果能夠運(yùn)用量子計(jì)算機(jī)來作為解決實(shí)際問題的工具，那么整個(gè)行業(yè)的發(fā)展循環(huán)速度就會(huì)加快。

苦盡甘來：中國(guó)量子計(jì)算發(fā)展進(jìn)入百花齊放階段

科研的路，是一條漫長(zhǎng)而偉大的路，也是一條充滿了艱苦和孤獨(dú)的路。

量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，除科研人員的耐性與堅(jiān)持外，也需要大量資金支持。郭光燦在采訪中講述了自己在最開始的二十年中，將“冷板凳坐熱”的故事。

“量子計(jì)算機(jī)的研究是需要大量資金的，如果沒有資金支持，我們是做不出來的。但是在那個(gè)年代，大部分人沒有意識(shí)到量子計(jì)算機(jī)的重要性，而且當(dāng)時(shí)我也沒有名氣，所以當(dāng)時(shí)我們不僅缺少資金、沒有專家，而且不被理解、不受重視。”回憶起最初的艱難，郭光燦記憶猶新。對(duì)于科研人員來說，不被理解是最大的孤獨(dú)。

作為量子信息領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，早在上世紀(jì)八十年代，郭光燦就看到了量子計(jì)算機(jī)的重要性。“正因?yàn)槲叶孔佑?jì)算機(jī)，才更明白它的重要性，所以我才覺得我有責(zé)任講清楚，讓更多人重視它。當(dāng)時(shí)我最大的煩惱并不是糾結(jié)于要不要放棄，我堅(jiān)信國(guó)家一定會(huì)重視。”郭光燦繼續(xù)說，“但是那時(shí)候沒有人理解我，我也無法放棄，所以真的感到很孤獨(dú)。”

破釜沉舟，百二秦關(guān)終屬楚。

看著越來越多的年輕人投入到量子信息技術(shù)的研究中，看著國(guó)家為量子信息事業(yè)提供的資金支持日益充足，郭光燦感慨道：“現(xiàn)在我老了，也完成了我的使命。越來越多的年輕人都來搞量子，與量子相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也多了起來，我們進(jìn)入了百花齊放的階段，我的目的也達(dá)成了。”