第二屆中國計算機學會量子計算大會舉行 量子算力躍升 實現巨大跨越
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日前,中國計算機學會(hui) (CCF)主辦的第二屆CCF量子計算大會(hui) 暨中國量子計算峰會(hui) 在安徽合肥舉(ju) 行。量子計算是全球科技領域的研究熱點,幾十年來,我國量子計算科技已經實現了從(cong) 跟跑、並跑到部分領跑的飛躍,量子計算研究牢固確立國際第一方陣地位,實現了從(cong) 0到1的巨大跨越、蓬勃發展。
日前,中國計算機學會(hui) (CCF)主辦的第二屆CCF量子計算大會(hui) 暨中國量子計算峰會(hui) 在安徽省合肥市舉(ju) 行。大會(hui) 以“量超融合,大國算力”為(wei) 主題,設有量子計算軟件、硬件、應用生態、生產(chan) 製造以及科普與(yu) 教育等10個(ge) 專(zhuan) 題論壇,匯聚了來自國內(nei) 外的知名專(zhuan) 家學者以及全國量子計算上下遊產(chan) 業(ye) 的知名企業(ye) ,共同分享量子計算不同技術路線的研究成果,討論和推動量子計算的發展。
量子計算被視為(wei) 人類科技發展的下一個(ge) 重要突破口,是全球科技領域具有巨大前景的研究和應用方向。以2003年中國第一個(ge) 量子計算研究小組成立為(wei) 標誌,中國量子計算已走過20年曆程,實現了從(cong) 0到1的巨大跨越、蓬勃發展。
在信息時代,算力體(ti) 現國力
現階段,量子計算機是國內(nei) 外關(guan) 注的焦點,也是各個(ge) 國家競爭(zheng) 激烈的領域。“迅速地研發出可以直接應用的國產(chan) 量子計算機,並在國民經濟各個(ge) 領域發揮量子計算優(you) 勢的作用,是我們(men) 這一代人義(yi) 不容辭的曆史使命。”中國科學院院士郭光燦在第二屆CCF量子計算大會(hui) 開幕式上表示。
中國,一定要有自己的“量子算力”。20年前,一群較早接觸量子計算研究的大學生開始萌發心中的理想。彼時,在中國科學技術大學的一間教室裏,6名青年開始探索如何造出中國的量子計算機,成立了中國第一個(ge) 量子計算研究小組,中國科學技術大學教授、中國計算機學會(hui) 量子計算專(zhuan) 業(ye) 組秘書(shu) 長郭國平就是其中之一。
在信息時代,算力體(ti) 現國力。郭國平介紹,“算盤和現有計算機的算力差距,就是現有計算機和量子計算機的算力差距。”
“我們(men) 在量子計算研發事業(ye) 上的初心,就是造出中國人自己的量子計算機。”郭國平說。
為(wei) 了這份初心,郭國平們(men) 一直在中國量子計算研發的道路上奮鬥著,“絕不能在關(guan) 鍵核心技術領域受製於(yu) 人,一定要有中國自主可控的量子計算機。”
郭國平的老師正是郭光燦,上世紀80年代起,郭光燦就進入量子信息領域進行研究。1984年,郭光燦主持召開了全國第一個(ge) 量子光學研討會(hui) ,這也是國內(nei) 首次圍繞量子信息科學展開的學術會(hui) 議。
但這之後,國內(nei) 的量子研究仍然沒有引起足夠的重視。郭光燦於(yu) 1998年、1999年、2000年3次申請國家重點基礎研究發展計劃(973計劃),均以失敗告終。他曾比喻自己,“坐了10多年的冷板凳”。
麵對這樣的困境,郭光燦始終認為(wei) 絕不能錯過發展量子信息的大好機遇,他成立了中國科學院量子信息重點實驗室,這是中國第一個(ge) 量子信息實驗室。
初始的實驗室相當簡陋,“隻有一台386電腦,一台針式打印機,就兩(liang) 個(ge) 設備。”後來有一名學生回憶說,當時大家都是排著隊用設備的,誰到點了,哪怕沒算完也得換人。
2001年,郭光燦第四次申請973計劃,終於(yu) 成功,申請到了國家首個(ge) 量子信息領域的973計劃,獲得2500萬(wan) 元科研經費。
作為(wei) 首席科學家,郭光燦不僅(jin) 要考慮自己的團隊,更要考慮國家量子信息未來的發展。“中國要在世界上競爭(zheng) ,靠一個(ge) 團隊是不行的,必須團結國內(nei) 所有力量來參與(yu) 競爭(zheng) 。”後來,郭光燦組建起了量子信息科學隊伍。從(cong) 這個(ge) 隊伍裏,走出了郭光燦、彭堃墀、孫昌璞、潘建偉(wei) 、杜江峰5位課題組長,均被評為(wei) 中國科學院院士。
該項目的實施是中國量子計算研究蓬勃發展並在國際上占有一席之地的重要轉折點。
造中國人自主可控的量子計算機
2010年,郭國平申請到我國“超級973”科技專(zhuan) 項“固態量子芯片”重大項目,任首席科學家,並於(yu) 2013年在“一個(ge) 電子”上實現10皮秒級量子邏輯門運算,將原世界紀錄提高近百倍,為(wei) 實現基於(yu) 半導體(ti) 的“量子計算機”邁出重要一步。
2012年暑假,正在選擇研究生方向的孔偉(wei) 成初次來到中國科學院量子信息重點實驗室,參與(yu) 了一組公開課的錄製過程。當時,擔任量子信息重點實驗室主任的郭光燦進行授課,作了一場名為(wei) “來自量子世界的新技術”的科普報告。正是那一次的報告讓孔偉(wei) 成愛上了量子,決(jue) 定從(cong) 事這方麵研究。
“這是一件為(wei) 國家需要、為(wei) 人類需要而做的大事,和這件大事相比,眼前的困難又算什麽(me) 呢?”科研之路,好比穿越量子計算“無人區”,孔偉(wei) 成常這樣想。
2017年,合肥本源量子計算科技有限責任公司成立,致力於(yu) 中國量子計算的工程化和產(chan) 業(ye) 化。作為(wei) 本源量子團隊成員,郭光燦與(yu) 郭國平帶領中國科學院量子信息重點實驗室的研究人員默默耕耘,孔偉(wei) 成也加入其中,擔任量子計算測控係統和整機組裝研發工作。
“實現國產(chan) 自主研發量子計算機決(jue) 不能靠商用儀(yi) 器拚湊,我們(men) 需要直麵量子計算機真正需要的控製係統。”在自主研發的道路上,孔偉(wei) 成執著且堅定。
2018年12月,完全自主知識產(chan) 權的首款國產(chan) 量子測控係統——本源量子測控一體(ti) 機研製成功。該量子測控一體(ti) 機不僅(jin) 能最大程度發揮量子芯片性能,還能應用於(yu) 精密測量等更廣泛的科研領域,填補了國內(nei) 在量子測控領域的空白。
逢山開路,遇水搭橋。量子芯片、量子計算測控一體(ti) 機、量子操作係統、量子軟件、量子計算雲(yun) 平台……中國人在擁有自主可控的量子計算機的道路上不斷前行。
2020年9月,首台國產(chan) 工程化量子計算機原型機本源悟源上線發布,2021年,中國第一台量子計算機交付中國用戶使用。
“想要搭建一個(ge) 可以使用的量子計算機,不僅(jin) 要去項目現場,還要調動幾乎所有的團隊資源。”孔偉(wei) 成說,那一年,他幾乎都是在研發平台和外地兩(liang) 頭跑。
“到了最後一個(ge) 月,整個(ge) 團隊基本就沒有休息過,還有大量未攻克的難題。”孔偉(wei) 成回憶道,“上線前3個(ge) 小時,我們(men) 修複了最後一個(ge) 漏洞,係統正常運行起來。那天我隻睡了1個(ge) 小時,但完成上線時,心裏是滿滿的成就感,更有作為(wei) 中國人的自豪感。”
這台交付的量子計算機,使得中國成為(wei) 世界上第三個(ge) 具備量子計算機整機交付能力的國家。
今年,性能更強的量子計算機“悟空”即將麵世,配套的量子芯片“悟空芯”正在緊鑼密鼓生產(chan) 。
讓中國在量子計算領域有一席之地
2021年,中國自主研發的量子計算操作係統誕生。
自此,中國科研團隊已經開發出中國第一套量子計算機測控係統和操作係統、上線中國第一個(ge) 搭載量子計算機真機的量子計算雲(yun) 平台……從(cong) 硬件、軟件、人才和產(chan) 業(ye) 方麵提高中國量子計算原始創新能力。
在量子計算機工程之路上,中國科學家們(men) 不僅(jin) 催生出一大批原創性成果,還牽頭組建了國內(nei) 第一家量子計算產(chan) 業(ye) 聯盟。2023年5月,中國航空工業(ye) 集團、國家超級計算鄭州中心等34家企業(ye) 、高校等機構加盟,涉及航空航天、大數據、先進計算、金融等領域。
本次量子計算大會(hui) 上,國內(nei) 外的知名專(zhuan) 家學者與(yu) 全國量子計算上下遊產(chan) 業(ye) 的知名企業(ye) 負責人齊聚,共同分享量子計算研究成果。在量超融合論壇上,本源量子聯合上海超級計算中心和國家超級計算鄭州中心共同發布國內(nei) 首個(ge) “量超融合”先進計算平台。這標誌著中國量子計算領域邁入了新的發展階段。
科學家們(men) 的探索軌跡,也是我國量子計算行業(ye) 從(cong) 無到有的縮影。
2016年8月,國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》,將量子計算機納入科技創新2030—重大項目。2021年,“量子信息”首次出現在“十四五”規劃及《政府工作報告》中。這一年起,教育部正式把量子信息科學納入本科生教育,以加快量子領域人才梯隊培養(yang) 。越來越多的人才流向量子賽道,產(chan) 業(ye) 得以蓬勃發展。
時至今日,我國量子計算科技已經實現了從(cong) 跟跑、並跑到部分領跑的飛躍,量子計算研究牢固確立國際第一方陣地位,並成為(wei) 唯一在超導和光量子方向上都達到“量子優(you) 越性”的國家。
量子計算是一門艱深的學科,目前所做的研究不過是剛剛敲開量子科技的大門,在諸多物理體(ti) 係的技術突破上仍充滿挑戰。“這場量子計算的全球競爭(zheng) ,本質上更像一場馬拉鬆,道阻且長。”郭國平說。(記者徐靖)
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