05.22 量子計算,中國落後了嗎?

量子計算,中國落後了嗎?

繼今年3月谷歌宣佈實現72個量子位的原型機後,5月,阿里巴巴達摩院量子實驗室發佈消息,稱已研發出當前世界最強的量子電路模擬器“太章”,成功模擬了81比特40層作為基準的谷歌隨機量子電路。

雖然還存在一些分歧,但隨著這些新成果的陸續發佈,學術界和產業界人士還是達成了一個共識:量子技術這一前沿技術不僅事關國家網絡安全,更有望催生全新且龐大的產業鏈條,對經濟社會產生重大影響。

也正因此,除了諸多中外國家級科研機構及高校,阿里巴巴、谷歌、微軟、英特爾、IBM等科技企業也將量子計算視為下一場革命,展開了一場你追我趕的國際競賽。

“量子霸權”尚需時日

谷歌發佈72個量子位的原型機後,“量子霸權”一說再度被熱議。有部分觀點認為,在谷歌、IBM、英特爾等公司的快速進展產出下,美國已經遠超各國,擁有了“量子霸權”。

對此,中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉認為,現階段谷歌、IBM等美國公司公佈的量子計算機主要單純比拼物理量子比特數,這一優勢在應用層面尚無太大意義。

國內一些學者認為,數量做大並非難事,關鍵在於如何產生實用價值。目前相關公司一直未公開相關量子計算的測試結果,而發佈此類新聞不需要經過任何測試和同行評議,因此存在商業炒作的嫌疑。

實際上,除了國際競爭意義上“霸權”,在學術層面,“量子霸權”還有另外一層涵義。國際學術界公認的量子計算研發主要分為三個階段:一是量子計算在特定問題的計算能力超越傳統超級計算機,二是實用化量子模擬機,三是通用可編程的量子計算機。

這其中的第一個階段,即是學術定義上的“量子霸權”。

在當前,全球尚未有任何科研機構和團隊進入第一階段。“可以說,中美量子計算研究水平均處於起步階段。”中國科學技術大學教授朱曉波說,“根據超導量子計算的發展趨勢,中科大和谷歌均預計在2020年前後才可到達第一階段的科學目標。”

在潘建偉和朱曉波看來,我國在量子計算研究領域的總體水平處於國際第一方陣:在量子計算的核心也即多光子糾纏領域,我國保持著國際領先水平;在光量子計算方面,中科大持有18個光子比特糾纏的世界紀錄;在超導量子計算方面,中科院量子信息和量子科技創新研究院屬於全球最強的三家機構之一。

“在技術水平上,我們與處於領先地位的谷歌量子人工智能實驗室差距並不大。”專家們認為,要形成技術上的“量子霸權”,還需時日。

知己知彼

技術上的“量子霸權”雖然還未到來,但國家間的量子“霸權”爭奪戰早已吹響了號角。

自118年前量子理論誕生起,以美國為代表的發達國家就在持續探索,近年來更是積極整合各方力量,力圖在量子計算領域佔據先機。

這意味著,中國要想在量子計算“多國競賽”中勝出,也將面臨諸多挑戰。

從研究積累上看,我國在基礎研究領域的水平雖然與國際同步,但在共性技術積累上稍顯落後。

潘建偉表示,歐美國家擁有強大的工業基礎、人才資源儲備、精密儀器設備製造能力,以及高校的科技成果轉化鏈條,加之谷歌、IBM等大型科技公司的計入,帶來了強大的研發資源保障,國外在共性技術積累上取得了一定的先發優勢。

關於企業介入對於量子計算研究的重要性,中科院量子信息重點實驗室教授郭國平也表達了自己的看法。他認為,相較於國外,我國企業在量子計算領域的參與程度較低,在應用和產業化積累層面與國外存在差距。

“以2016年初為節點,此前我國與國外的發展速度基本相同,但這之後我們的發展加速度就明顯落後了,這其中的很大原因就是國外先行進入了企業化、市場化的運作,通過資本與技術的深度結合,迅速將研究拓展到了應用層面。”郭國平說。

此外,我國在科研人才的使用配置方面還存在較大空間亟待優化,國內相關領軍型人才屈指可數,儲備人才後勁不足。

一位不願具名的業內專家表示,從科研一線來看,部分高校和院所科研團隊有些急功近利,重論文發表,輕實驗和產品轉化。而另一方面,部分科研人員有心嘗試成果轉化,卻面臨體制機制束縛,知識產權錯過價值轉化的黃金期。

力奪先機

在多位專家的採訪中,一個共識是,鑑於量子研究的巨大影響,以國家戰略需求為導向、研究制定量子信息技術發展戰略和總體規劃,成為提高我量子研究實力的首要任務。

朱曉波認為,應該以發展規劃為龍頭,分階段確定發展目標,引導資源配置,聚焦重點任務,有序地推進開發並逐漸向產業層面下沉。

實際上,在將量子通信和量子計算納入“十三五”國家基礎研究專項後,實施科技創新2030重大項目、組建國家實驗室的時機已經日漸成熟。

潘建偉和朱曉波認為,可以國家實驗室為總抓手,以重大項目為牽引,統籌全國小、科研院所及相關企業的創新要素和優勢資源,培養一支有真才實幹的國家人才隊伍。

在科研人才隊伍建設方面,郭國平認為,可考慮將成果轉化納入人才評價及激勵標準,使科研隊伍能夠仰望星空與腳踏實地並舉;而高校及科研院所在防止無形資產外流的同時,須注意知識產權的時間價值,避免把無形資產深埋於論文堆裡。

對於企業在量子計算中有何可為之處這一問題,潘建偉認為,可以在有實力、有意願的科技企業中設立一批國家級創新平臺,加快開發一批量子計算機研製和應用設計的軟硬件核心專利。

郭國平則表示,可借鑑集成電路、人工智能等規劃經驗,“按照政府牽頭指引,以企業攻關為主,科研院所參與為輔,撬動社會資本參與並監督,採用市場化的操作方式,形成多方支持的新格局。


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