11月18日，第五屆世界聲博會(huì)暨2022科大訊飛全球1024開發(fā)者節(jié)在合肥奧體中心開幕。開幕式現(xiàn)場(chǎng)，中國科學(xué)院院士潘建偉發(fā)表“量子計(jì)算現(xiàn)狀與展望”主題演講，針對(duì)性地分享了人工智能時(shí)代量子計(jì)算的發(fā)展戰(zhàn)略與未來展望。

量子計(jì)算優(yōu)越性顯現(xiàn)

潘建偉院士表示，量子科技已經(jīng)成為我國的國家戰(zhàn)略，在國家的十四五規(guī)劃和2035的遠(yuǎn)景規(guī)劃里面都指出要聚焦量子信息、人工智能等重大創(chuàng)新領(lǐng)域，組建國家實(shí)驗(yàn)室，已實(shí)施了一批重大科技項(xiàng)目。目前，中國在量子技術(shù)方面具有一定的引領(lǐng)地位。

量子計(jì)算對(duì)于人工智能時(shí)代的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。潘建偉表示，從某種意義上講，如果說沒有量子力學(xué)的建立，就沒有現(xiàn)代信息技術(shù)的硬件基礎(chǔ)。在信息科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)等各個(gè)方面，量子計(jì)算的優(yōu)越性不容忽視。

然而，在信息技術(shù)的發(fā)展過程中，也有一些重大問題亟待解決。例如，大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)計(jì)算能力的巨大需求急速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的信息科技發(fā)展模式受到嚴(yán)重制約，也就是說目前人類擁有的計(jì)算能力還相當(dāng)有限。

對(duì)此，潘建偉院士表示量子力學(xué)的發(fā)展已經(jīng)為解決這些重大問題做好了準(zhǔn)備。如果說量子力學(xué)的建立是第一次量子革命的話，那么量子調(diào)控與量子信息的應(yīng)用，就是第二次量子革命。第二次量子革命實(shí)現(xiàn)從對(duì)量子力學(xué)基本原理的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，到對(duì)量子狀態(tài)進(jìn)行主動(dòng)操縱，使量子計(jì)算的計(jì)算能力隨可操縱的量子比特?cái)?shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，不僅能實(shí)現(xiàn)超快的量子計(jì)算能力，揭示復(fù)雜系統(tǒng)規(guī)律，還能滿足人工智能、大數(shù)據(jù)等的計(jì)算能力需求。舉例來說，如果對(duì)一個(gè)300萬的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，用目前的萬億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)大概需要15萬年，但是用量子計(jì)算機(jī)只需要一秒鐘。

潘建偉院士說，“量子計(jì)算的概念在上世紀(jì)80年代就提出來了，經(jīng)過科學(xué)家將近40多年的努力，我們才達(dá)到了第一階段?！钡谝浑A段的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)50個(gè)粒子左右的相干操縱，比如玻色取樣組合優(yōu)化，這方面的計(jì)算能力能夠超過目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)，且已在這一兩年順利完成。未來一旦達(dá)到100個(gè)粒子，在某些特定計(jì)算上，它相當(dāng)于達(dá)到目前全球計(jì)算能力總和的100萬倍。

那么目前科學(xué)家在做什么？潘建偉院士提到，因?yàn)榱孔佑?jì)算特別容易出錯(cuò)，所以必須找到在計(jì)算過程當(dāng)中不發(fā)生錯(cuò)誤的手段，也就叫做量子糾纏，確保計(jì)算當(dāng)中所發(fā)生的錯(cuò)誤，能在計(jì)算的過程當(dāng)中給消除掉。潘建偉院士及其團(tuán)隊(duì)正從事量子糾纏相關(guān)研究，期望能夠通過4-5年的時(shí)間完成。

通過10-15年構(gòu)建通用量子計(jì)算機(jī)

潘建偉院士表示，在量子計(jì)算能夠順利完成糾錯(cuò)后，未來5-10年，能夠來操縱數(shù)百個(gè)乃至數(shù)千個(gè)量子比特，構(gòu)建專用的量子計(jì)算機(jī)，針對(duì)傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)無法解決的具有重大科學(xué)意義的物理問題、化學(xué)問題、醫(yī)藥問題。鑒于量子計(jì)算的優(yōu)越性，傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)光靠算法改進(jìn)幾乎不可能超越。

在發(fā)言過程中潘建偉院士談到，第一個(gè)宣稱實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性的是美國谷歌公司，隨后2021年中國研制的“祖沖之二號(hào)”量子計(jì)算優(yōu)越性，除了在讀出錯(cuò)誤率上稍微比谷歌差一點(diǎn)外，其他所有指標(biāo)都優(yōu)于谷歌。他表示，在求解隨機(jī)路線采樣問題上“祖沖之號(hào)”比目前的最優(yōu)經(jīng)典算法有10萬倍的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。

另外，對(duì)于量子計(jì)算硬件的發(fā)展趨勢(shì)，潘建偉院士認(rèn)為，按照谷歌的計(jì)劃，到2029年、2030年時(shí)，大概可以達(dá)到100萬個(gè)或者百萬量級(jí)的量子比特的操縱。那么這個(gè)時(shí)候就有可能對(duì)大數(shù)分解進(jìn)行破解了。潘建偉院士稱：“這個(gè)領(lǐng)域盡管離我們還有點(diǎn)遠(yuǎn)，但是正在以非?？斓乃俣认蛭覀冏邅??！?/p>

發(fā)言最后，潘建偉院士總結(jié)道“我們希望在未來5年實(shí)現(xiàn)量子糾纏，然后來完成數(shù)百個(gè)乃至數(shù)千個(gè)量子比特的相干操縱，來解決量子化學(xué)新材料設(shè)計(jì)和優(yōu)化算法里面的一些問題。同時(shí)我們希望能夠通過10-15年的努力，來進(jìn)行對(duì)密碼分析和大數(shù)據(jù)分析等方面相關(guān)的應(yīng)用?！?/p>

審核編輯 ：李倩