“瞰见未来”新年论坛现场

　　“当前，量子计算已从仅追求量子比特的增加进入到研发逻辑量子比特的新阶段。我国的量子计算水平位于国际第一梯队，但仍与最发达的国家水平相差比较大。量子计算发展需要破解两大难题，我们必须有紧迫感，抓紧研发。”在日前复旦大学管理学院举办的“瞰见未来”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预测，10年后或会诞生量子人工智能新学科。
      
　　量子计算机将会给人工智能的发展带来突破
      
　　在郭光灿看来，如果量子计算机能够得到普遍应用，算力将会以指数级增长，超越现有的超级计算机。超级计算机无法完成的任务也会被量子计算机轻松完成。他举了个例子，现在的超级计算机无法破解的动态密钥，量子计算机凭借强大算力完全可以破解。
　　而量子计算机的出现也将会给人工智能的发展带来突破。业界普遍认为，算力能级决定了生成式AI发展的前途。尤其在当下，谁能够提高算力，满足大模型训练需求，谁就可能占据行业发展的有利地位。OpenAI创始人山姆·奥特曼就曾在达沃斯经济论坛上表示，今后世界的两大货币，就是算力和能源。
　　但是，郭光灿也坦言，当下我们距离实现通用量子计算机，还有相当长的路要走，“如果将量子计算发展过程比作一个人的成长，那我们现在大概还在七八岁左右”。
      
　　目前尚未掌握精确操控量子状态和演化的技术
      
　　在郭光灿看来，推动量子计算发展，目前仍然有两大科学难题需要破解。
　　其一是研究人员在研究量子计算机的过程中会遇到“消相干”问题。郭光灿解释，量子计算机是宏观量子器件，环境会不可避免地破坏量子特性，这就是“消相干”。“消相干”会导致量子计算机自动变成经典计算机，丧失并行运算能力。为了应对环境破坏下计算可靠的问题，科学家提出“容错纠错编码原理”。不过，郭光灿表示，尽管这一原理可在理论上确保在“消相干”环境中量子计算机能可靠正确运行，但实际技术很难做到这点。
　　困难二则在于目前人类尚未掌握精确操控量子状态和演化的技术。郭光灿解释，用于量子信息存储的量子编码是将有噪声的若干量子物理比特，变成没有噪声的逻辑比特。由于噪声会带来计算错误，用无噪声的逻辑比特作为处理数据单元，数据就能保持完整。如果量子比特的质量好、保真度高，那么编一个逻辑比特所需要的物理比特量就少。
　　“容错编码可以纠正操作过程的错误。”他进一步解释，当操作的精度高于某个阈值，如99.999%，可以保证即使在错误环境中仍可获得可靠结果。通用量子计算机必须采用编码容错技术才能确保计算的可靠性。“这一点同样是在理论上可以实现，而目前在技术上达不到。”郭光灿举出一组数据，一台通用量子计算机需要约1000个逻辑比特，每个逻辑比特由约1000个物理比特编码而成，因此，通用量子计算机需要百万级量子比特。难度可想而知。
      
　　我国量子计算水平处于第一梯队，科学发展的脚步从未停止
      
　　“虽然当下我们距离实现通用量子计算机还有相当长的路要走，但科学发展的脚步从未停止。”郭光灿展示了一组国内外的成果。
　　2016年，IBM公布了全球首个量子计算机在线平台，搭载5位量子处理器。这是人类历史上首次真正将量子处理器作为实际应用。三年后，IBM推出全球首套商用量子计算机。近期，哈佛大学米哈伊尔·卢金研究组发布了第一台基于可重构原子阵列的逻辑量子处理器，成功在一个具有280个物理量子比特的系统中，制备48个逻辑量子比特，为开发真正可扩展和容错的量子计算机奠定了基础。
　　在国内，今年1月6日，中国第三代超导量子计算机“本源悟空”上线运行。该量子计算机搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”，是目前先进的可编程、可交付超导量子计算机。郭光灿介绍，“本源悟空”上线后，迄今已有来自全球90个国家的64万人访问了云计算，其中有9万人带着问题在计算机上运行。“本源悟空”已完成了约8万个项目。
　　“‘本源悟空’的上线，证明了我国的量子计算水平位于国际第一梯队的地位。”不过，郭光灿也谈到，在拥有亮眼成绩的同时，我国在量子计算方面与世界最顶尖水平的国家存在差距，包括日本、德国等国家正在努力追赶。“作为科研人员，攻克更多技术难关，任重而道远。”

荐稿人：ffy 2024-01-31　执行编辑：ffy 2024-01-31　责任编辑：xwf 2024-02-02