第二屆中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)量子計(jì)算大會(huì)舉行 量子算力躍升 實(shí)現(xiàn)巨大跨越

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日前，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(CCF)主辦的第二屆CCF量子計(jì)算大會(huì)暨中國(guó)量子計(jì)算峰會(huì)在安徽合肥舉行。量子計(jì)算是全球科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，幾十年來(lái)，我國(guó)量子計(jì)算科技已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑的飛躍，量子計(jì)算研究牢固確立國(guó)際第一方陣地位，實(shí)現(xiàn)了從0到1的巨大跨越、蓬勃發(fā)展。

日前，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(CCF)主辦的第二屆CCF量子計(jì)算大會(huì)暨中國(guó)量子計(jì)算峰會(huì)在安徽省合肥市舉行。大會(huì)以“量超融合，大國(guó)算力”為主題，設(shè)有量子計(jì)算軟件、硬件、應(yīng)用生態(tài)、生產(chǎn)制造以及科普與教育等10個(gè)專題論壇，匯聚了來(lái)自國(guó)內(nèi)外的知名專家學(xué)者以及全國(guó)量子計(jì)算上下游產(chǎn)業(yè)的知名企業(yè)，共同分享量子計(jì)算不同技術(shù)路線的研究成果，討論和推動(dòng)量子計(jì)算的發(fā)展。

量子計(jì)算被視為人類科技發(fā)展的下一個(gè)重要突破口，是全球科技領(lǐng)域具有巨大前景的研究和應(yīng)用方向。以2003年中國(guó)第一個(gè)量子計(jì)算研究小組成立為標(biāo)志，中國(guó)量子計(jì)算已走過(guò)20年歷程，實(shí)現(xiàn)了從0到1的巨大跨越、蓬勃發(fā)展。

在信息時(shí)代，算力體現(xiàn)國(guó)力

現(xiàn)階段，量子計(jì)算機(jī)是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)，也是各個(gè)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)激烈的領(lǐng)域?！把杆俚匮邪l(fā)出可以直接應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)的作用，是我們這一代人義不容辭的歷史使命?！敝袊?guó)科學(xué)院院士郭光燦在第二屆CCF量子計(jì)算大會(huì)開幕式上表示。

中國(guó)，一定要有自己的“量子算力”。20年前，一群較早接觸量子計(jì)算研究的大學(xué)生開始萌發(fā)心中的理想。彼時(shí)，在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一間教室里，6名青年開始探索如何造出中國(guó)的量子計(jì)算機(jī)，成立了中國(guó)第一個(gè)量子計(jì)算研究小組，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)量子計(jì)算專業(yè)組秘書長(zhǎng)郭國(guó)平就是其中之一。

在信息時(shí)代，算力體現(xiàn)國(guó)力。郭國(guó)平介紹，“算盤和現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的算力差距，就是現(xiàn)有計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)的算力差距?！?/p>

“我們?cè)诹孔佑?jì)算研發(fā)事業(yè)上的初心，就是造出中國(guó)人自己的量子計(jì)算機(jī)。”郭國(guó)平說(shuō)。

為了這份初心，郭國(guó)平們一直在中國(guó)量子計(jì)算研發(fā)的道路上奮斗著，“絕不能在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域受制于人，一定要有中國(guó)自主可控的量子計(jì)算機(jī)?！?/p>

郭國(guó)平的老師正是郭光燦，上世紀(jì)80年代起，郭光燦就進(jìn)入量子信息領(lǐng)域進(jìn)行研究。1984年，郭光燦主持召開了全國(guó)第一個(gè)量子光學(xué)研討會(huì)，這也是國(guó)內(nèi)首次圍繞量子信息科學(xué)展開的學(xué)術(shù)會(huì)議。

但這之后，國(guó)內(nèi)的量子研究仍然沒有引起足夠的重視。郭光燦于1998年、1999年、2000年3次申請(qǐng)國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)，均以失敗告終。他曾比喻自己，“坐了10多年的冷板凳”。

面對(duì)這樣的困境，郭光燦始終認(rèn)為絕不能錯(cuò)過(guò)發(fā)展量子信息的大好機(jī)遇，他成立了中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這是中國(guó)第一個(gè)量子信息實(shí)驗(yàn)室。

初始的實(shí)驗(yàn)室相當(dāng)簡(jiǎn)陋，“只有一臺(tái)386電腦，一臺(tái)針式打印機(jī)，就兩個(gè)設(shè)備?！焙髞?lái)有一名學(xué)生回憶說(shuō)，當(dāng)時(shí)大家都是排著隊(duì)用設(shè)備的，誰(shuí)到點(diǎn)了，哪怕沒算完也得換人。

2001年，郭光燦第四次申請(qǐng)973計(jì)劃，終于成功，申請(qǐng)到了國(guó)家首個(gè)量子信息領(lǐng)域的973計(jì)劃，獲得2500萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)。

作為首席科學(xué)家，郭光燦不僅要考慮自己的團(tuán)隊(duì)，更要考慮國(guó)家量子信息未來(lái)的發(fā)展?！爸袊?guó)要在世界上競(jìng)爭(zhēng)，靠一個(gè)團(tuán)隊(duì)是不行的，必須團(tuán)結(jié)國(guó)內(nèi)所有力量來(lái)參與競(jìng)爭(zhēng)?！焙髞?lái)，郭光燦組建起了量子信息科學(xué)隊(duì)伍。從這個(gè)隊(duì)伍里，走出了郭光燦、彭堃墀、孫昌璞、潘建偉、杜江峰5位課題組長(zhǎng)，均被評(píng)為中國(guó)科學(xué)院院士。

該項(xiàng)目的實(shí)施是中國(guó)量子計(jì)算研究蓬勃發(fā)展并在國(guó)際上占有一席之地的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

造中國(guó)人自主可控的量子計(jì)算機(jī)

2010年，郭國(guó)平申請(qǐng)到我國(guó)“超級(jí)973”科技專項(xiàng)“固態(tài)量子芯片”重大項(xiàng)目，任首席科學(xué)家，并于2013年在“一個(gè)電子”上實(shí)現(xiàn)10皮秒級(jí)量子邏輯門運(yùn)算，將原世界紀(jì)錄提高近百倍，為實(shí)現(xiàn)基于半導(dǎo)體的“量子計(jì)算機(jī)”邁出重要一步。

2012年暑假，正在選擇研究生方向的孔偉成初次來(lái)到中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，參與了一組公開課的錄制過(guò)程。當(dāng)時(shí)，擔(dān)任量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任的郭光燦進(jìn)行授課，作了一場(chǎng)名為“來(lái)自量子世界的新技術(shù)”的科普?qǐng)?bào)告。正是那一次的報(bào)告讓孔偉成愛上了量子，決定從事這方面研究。

“這是一件為國(guó)家需要、為人類需要而做的大事，和這件大事相比，眼前的困難又算什么呢?”科研之路，好比穿越量子計(jì)算“無(wú)人區(qū)”，孔偉成常這樣想。

2017年，合肥本源量子計(jì)算科技有限責(zé)任公司成立，致力于中國(guó)量子計(jì)算的工程化和產(chǎn)業(yè)化。作為本源量子團(tuán)隊(duì)成員，郭光燦與郭國(guó)平帶領(lǐng)中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員默默耕耘，孔偉成也加入其中，擔(dān)任量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)和整機(jī)組裝研發(fā)工作。

“實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)量子計(jì)算機(jī)決不能靠商用儀器拼湊，我們需要直面量子計(jì)算機(jī)真正需要的控制系統(tǒng)。”在自主研發(fā)的道路上，孔偉成執(zhí)著且堅(jiān)定。

2018年12月，完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首款國(guó)產(chǎn)量子測(cè)控系統(tǒng)——本源量子測(cè)控一體機(jī)研制成功。該量子測(cè)控一體機(jī)不僅能最大程度發(fā)揮量子芯片性能，還能應(yīng)用于精密測(cè)量等更廣泛的科研領(lǐng)域，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在量子測(cè)控領(lǐng)域的空白。

逢山開路，遇水搭橋。量子芯片、量子計(jì)算測(cè)控一體機(jī)、量子操作系統(tǒng)、量子軟件、量子計(jì)算云平臺(tái)……中國(guó)人在擁有自主可控的量子計(jì)算機(jī)的道路上不斷前行。

2020年9月，首臺(tái)國(guó)產(chǎn)工程化量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)本源悟源上線發(fā)布，2021年，中國(guó)第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)交付中國(guó)用戶使用。

“想要搭建一個(gè)可以使用的量子計(jì)算機(jī)，不僅要去項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，還要調(diào)動(dòng)幾乎所有的團(tuán)隊(duì)資源。”孔偉成說(shuō)，那一年，他幾乎都是在研發(fā)平臺(tái)和外地兩頭跑。

“到了最后一個(gè)月，整個(gè)團(tuán)隊(duì)基本就沒有休息過(guò)，還有大量未攻克的難題?！笨讉コ苫貞浀?，“上線前3個(gè)小時(shí)，我們修復(fù)了最后一個(gè)漏洞，系統(tǒng)正常運(yùn)行起來(lái)。那天我只睡了1個(gè)小時(shí)，但完成上線時(shí)，心里是滿滿的成就感，更有作為中國(guó)人的自豪感?！?/p>

這臺(tái)交付的量子計(jì)算機(jī)，使得中國(guó)成為世界上第三個(gè)具備量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力的國(guó)家。

今年，性能更強(qiáng)的量子計(jì)算機(jī)“悟空”即將面世，配套的量子芯片“悟空芯”正在緊鑼密鼓生產(chǎn)。

讓中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域有一席之地

2021年，中國(guó)自主研發(fā)的量子計(jì)算操作系統(tǒng)誕生。

自此，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出中國(guó)第一套量子計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)和操作系統(tǒng)、上線中國(guó)第一個(gè)搭載量子計(jì)算機(jī)真機(jī)的量子計(jì)算云平臺(tái)……從硬件、軟件、人才和產(chǎn)業(yè)方面提高中國(guó)量子計(jì)算原始創(chuàng)新能力。

在量子計(jì)算機(jī)工程之路上，中國(guó)科學(xué)家們不僅催生出一大批原創(chuàng)性成果，還牽頭組建了國(guó)內(nèi)第一家量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。2023年5月，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)、國(guó)家超級(jí)計(jì)算鄭州中心等34家企業(yè)、高校等機(jī)構(gòu)加盟，涉及航空航天、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)計(jì)算、金融等領(lǐng)域。

本次量子計(jì)算大會(huì)上，國(guó)內(nèi)外的知名專家學(xué)者與全國(guó)量子計(jì)算上下游產(chǎn)業(yè)的知名企業(yè)負(fù)責(zé)人齊聚，共同分享量子計(jì)算研究成果。在量超融合論壇上，本源量子聯(lián)合上海超級(jí)計(jì)算中心和國(guó)家超級(jí)計(jì)算鄭州中心共同發(fā)布國(guó)內(nèi)首個(gè)“量超融合”先進(jìn)計(jì)算平臺(tái)。這標(biāo)志著中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域邁入了新的發(fā)展階段。

科學(xué)家們的探索軌跡，也是我國(guó)量子計(jì)算行業(yè)從無(wú)到有的縮影。

2016年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，將量子計(jì)算機(jī)納入科技創(chuàng)新2030—重大項(xiàng)目。2021年，“量子信息”首次出現(xiàn)在“十四五”規(guī)劃及《政府工作報(bào)告》中。這一年起，教育部正式把量子信息科學(xué)納入本科生教育，以加快量子領(lǐng)域人才梯隊(duì)培養(yǎng)。越來(lái)越多的人才流向量子賽道，產(chǎn)業(yè)得以蓬勃發(fā)展。

時(shí)至今日，我國(guó)量子計(jì)算科技已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑的飛躍，量子計(jì)算研究牢固確立國(guó)際第一方陣地位，并成為唯一在超導(dǎo)和光量子方向上都達(dá)到“量子優(yōu)越性”的國(guó)家。

量子計(jì)算是一門艱深的學(xué)科，目前所做的研究不過(guò)是剛剛敲開量子科技的大門，在諸多物理體系的技術(shù)突破上仍充滿挑戰(zhàn)?！斑@場(chǎng)量子計(jì)算的全球競(jìng)爭(zhēng)，本質(zhì)上更像一場(chǎng)馬拉松，道阻且長(zhǎng)。”郭國(guó)平說(shuō)。(記者 徐靖)