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争议量子霸权:你可能不知道的中国量子计算

《中国经济周刊》 记者 王雨菲︱上海报道

(本文刊发于《中国经济周刊》2020年第1期)

2019年有两件事,把量子计算推向了人们关注的焦点。

一个是IBM公司在年初的国际消费类电子产品展览会(下称CES)上,展出了最新的量子计算机模型,把这项科技成果引入大众视线;另一个,则是谷歌在《自然》杂志上发文,宣告“量子霸权”,还因此引发了一系列口水战。

你可能不知道的中国量子计算

量子计算吸引着全球的科技巨头,各国都看好量子计算的潜力。我国的科研人员和企业自然不会例外,近年来在多个技术路径上探索。

2016年印发的“十三五”国家科技创新规划中,将量子通信与量子计算机列入“科技创新2030——重大项目”中;2017年“十三五”国家基础研究专项规划中,量子通信与量子计算机被列为“事关我国未来发展的重大科技战略任务”的首位。

此外,2020年计划开放安徽省合肥市量子信息科学国家实验室,这将是世界上最大的量子研究机构。从我国量子计算研究领域现状来看,金贤敏称,中国是量子计算的重要玩家,有多个研究团队与国外顶尖团队实力相近。

最新消息显示,2019年年底,潘建伟等与德国、荷兰的科学家合作,首次实现了20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算,这是国际上最前沿的纪录。金贤敏补充道,发展光量子芯片技术,可以通过芯片上构建几百甚至几千的模式数来拓展量子计算资源,同样可以在诸如玻色采样等任务中演示所谓“量子霸权”,或者我们国内更常说的“量子优越性”。

借鉴国外“产学研用”的合作方式,国内首个量子计算产业联盟于2019年12月12日正式成立。联盟主导者是我国第一家以量子计算机为主营业务的初创型公司本源量子。据本源量子副总裁张辉介绍,联盟伙伴囊括高校、研究机构;应用面或是产业链上的企业,如人工智能、生物医药、区块链、低温制冷等领域;以及量子计算方向的同行。

我国几大科技公司近年来同样先后布局了量子计算。阿里巴巴达摩院量子实验室发布了量子计算云平台,并推出了量子模拟器“太章”;百度研究院量子计算研究所开展量子计算软件和信息技术应用业务研究;腾讯量子实验室在量子AI、药物研发等领域展开研究;华为也推出了HIQ量子云平台和“昆仑”量子计算模拟一体机。

大势所趋 未来将来

阿里达摩院发布的2020十大科技趋势中,趋势七就是量子计算进入攻坚期。阿里达摩院认为,目前量子计算正处于从实验室走进实际应用的转变之中。2020年量子计算将蓬勃发展,主要特点是技术上攻坚和产业化的加速阶段。

技术方面,谷歌在硬件上的进展大大增强了行业对超导路线的乐观预期,也对其他如光量子、离子阱等硬件路线造成严峻压力。阿里达摩院预测,2020年多个追赶者“或做出令人钦佩的复制性结果,或陷入高度复杂的工程噩梦”。

作为两个最关键的技术里程碑,容错量子计算和演示实用量子优势将是量子计算实用化的转折点。

容错量子计算是指通过量子纠错,避免硬件错误的累积。量子计算初创公司Xanadu把量子计算的应用前景归纳为量子优化、量子机器学习、量子化学和量子金融四方面。具体可以用来解决物流供应链最优路线、快捷准确医疗诊断、优化互联网搜索、量子人工智能、药物与新材料发现、高效风险分析和投资决策金融服务等实际问题。

就在不久前的2020年CES展台上,福特展示了其智能汽车服务的宏伟愿景。通过与微软合作,采用量子计算启发的算法,模拟在20秒内,将统筹优化的路线建议传递给每辆车,从而实现整体拥堵减少73%。

产业和生态方面,政府、企业和学术机构的规划和投入将升级、扩大。仅从2019年的公开信息就能看出,美国、印度、德国、韩国、澳大利亚、加拿大等国家先后投入上亿元人民币,支持本国量子计算领域研究和开发。我国的量子信息科学国家实验室也将于2020年迅速发展壮大。

责编:陈栋栋