【环球(qiu)时报报道 记者 丁雅栀 涂蕾 张蔚蓝】编者的(de)话(hua)：在第八个全国科技工作者日(ri)来临之际(ji)，《环球(qiu)时报》推出“走近前沿科技”系(xi)列报道，将以专访国内(nei)外知名科学(xue)家、探访多领域(yu)科研院所与实(shi)验室等方式来多维(wei)度科普前沿科技发展成果(guo)，弘扬科学(xue)家精神。
不久前，中(zhong)国自主(zhu)超导量(liang)子计算机制造(zao)链在合肥宣布基本成链。《环球(qiu)时报》采访团队日(ri)前对国内(nei)首家将量(liang)子计算正(zheng)式推向商(shang)用领域(yu)的(de)量(liang)子计算企业——本源量(liang)子进行(xing)探访，并专访了“本源悟空”研制团队主(zhu)要负(fu)责人、中(zhong)国科学(xue)院量(liang)子信息重(zhong)点实(shi)验室副主(zhu)任郭国平教(jiao)授(shou)。
“中(zhong)国的(de)量(liang)子计算是从站着开始的(de)”
合肥高新区有一条(tiao)东西向的(de)云飞路，量(liang)子信息这(zhe)一未来产业在这(zhe)里落地生(sheng)花：这(zhe)里汇聚了国内(nei)众多量(liang)子科技领域(yu)的(de)头部企业，如(ru)国盾量(liang)子、本源量(liang)子、国仪量(liang)子等，世界(jie)上第一颗量(liang)子科学(xue)实(shi)验卫星“墨子”号、第一条(tiao)量(liang)子保密通信网(wang)络“京(jing)沪干线”，以及第一台(tai)光(guang)量(liang)子计算机都在这(zhe)条(tiao)量(liang)子科技产业带上诞生(sheng)，因此这(zhe)里又被称为(wei)“量(liang)子大道”。
刚见面，郭国平就给《环球(qiu)时报》记者讲了一个故事：21年前，中(zhong)国的(de)第一个量(liang)子计算研究小组在中(zhong)国科技大学(xue)的(de)一间废弃教(jiao)室里成立，当时教(jiao)室里只有一张桌子、一把椅子，“我们(men)6个小组成员只能(neng)轮(lun)流坐一坐，后来唯一的(de)一把椅子被坐塌了，我们(men)也(ye)舍不得花钱去买，每天(tian)仅(jin)买科研必需的(de)液(ye)氦都需要好几(ji)千(qian)，只有站着搞研究。可以说，中(zhong)国的(de)量(liang)子计算是从站着开始的(de)。”
量(liang)子计算是一种基于量(liang)子力学(xue)原(yuan)理的(de)计算方式，它利用量(liang)子比特代(dai)替传统(tong)计算机中(zhong)的(de)二进制比特。如(ru)果(guo)说二进制比特就像是一枚(mei)静止(zhi)的(de)硬币(bi)，只能(neng)处于正(zheng)面朝上或(huo)反面朝上（0或(huo)1）两(liang)种状态，那(na)么量(liang)子比特则是一枚(mei)旋转的(de)硬币(bi),可以同(tong)时处于两(liang)种状态。当两(liang)个量(liang)子比特发生(sheng)纠缠时，它们(men)就像有心灵(ling)感(gan)应的(de)双胞胎，无论相隔多远，一个量(liang)子比特的(de)状态改变会即时影响(xiang)到另一个。这(zhe)使得量(liang)子计算机不仅(jin)具有加速运算的(de)功能(neng)，而(er)且可以将某些在电子计算机上难解的(de)问题（如(ru)大数(shu)因子分解）变换(huan)为(wei)可解的(de)问题。量(liang)子计算机的(de)算力之于传统(tong)计算机，好比传统(tong)计算机的(de)算力之于旧时的(de)算盘。
当时，这(zhe)个来自中(zhong)科大的(de)科研小组已经意识到，量(liang)子计算是下一代(dai)信息技术的(de)关键，不仅(jin)具有解决传统(tong)计算无法应对的(de)复杂问题的(de)能(neng)力，还能(neng)向其他行(xing)业渗透并对所及产业展开技术赋能(neng)，拉动产业层次的(de)升级，将对科技、经济和国家安全产生(sheng)深远影响(xiang)。美国早(zao)已开展对量(liang)子计算的(de)研究，中(zhong)国的(de)量(liang)子计算研究必须立刻起步，否则未来会受到他国的(de)量(liang)子威(wei)慑，“量(liang)子科技不仅(jin)仅(jin)是科学(xue)研究的(de)前沿领域(yu)，更是国家未来发展的(de)关键所在。”郭国平表示。
21年间，郭国平团队在国内(nei)实(shi)验复现了经典的(de)量(liang)子霍尔(er)效应，从而(er)掌握了半导体纳米器件极低温、极弱信号测量(liang)技术，为(wei)量(liang)子芯片和量(liang)子计算的(de)后续(xu)研制打下了重(zhong)要的(de)技术基础，又先后完成了基于半导体的(de)单比特、两(liang)比特、三比特量(liang)子计算，实(shi)现了国内(nei)零的(de)突破。为(wei)研发出可供用户交互使用的(de)工程化量(liang)子计算机，郭国平与自己(ji)的(de)老师(shi)郭光(guang)灿带领实(shi)验室博士(shi)团队，联合创立了量(liang)子计算公司——本源量(liang)子，并自主(zhu)研制出量(liang)子计算的(de)设备和技术，这(zhe)些设备和技术在“本源悟空”上全部实(shi)现集成运行(xing)，使我国成为(wei)世界(jie)上第三个具备量(liang)子计算机整机交付能(neng)力的(de)国家。
“量(liang)子计算机制造(zao)链一头连着科技创新，一头连着新质生(sheng)产力。”郭国平认为(wei)，当前，科技领域(yu)也(ye)面临着百年未有之大变局，站在这(zhe)样一个历史性的(de)时刻，抓住变革的(de)先机非常重(zhong)要，谁先抓住谁就能(neng)在竞争中(zhong)掌握主(zhu)动权。
如(ru)何看待中(zhong)外量(liang)子计算发展阶段
“随着量(liang)子计算的(de)发展，各种各样问题的(de)处理会更加精准(zhun)。未来人人都可以获得定制化的(de)药物、医(yi)疗、食品，人与人之间的(de)信息交流都将在量(liang)子计算的(de)帮(bang)助下变得更加高效，甚至一枚(mei)硬币(bi)从高空落下来，量(liang)子计算都可以给出精准(zhun)的(de)落地位置。”当问及对量(liang)子计算的(de)未来畅想，郭国平如(ru)此说。
据他介绍(shao)，从模(mo)拟复杂的(de)物理系(xi)统(tong)到优(you)化大规模(mo)的(de)组合问题，从加速药物研发到提升信息安全，量(liang)子计算构建(jian)起的(de)新一代(dai)计算体系(xi)，有望为(wei)当前智能(neng)制造(zao)、金融分析、新材料研发、生(sheng)物医(yi)疗、物联网(wang)等领域(yu)的(de)商(shang)业格局带来革命性转变。“量(liang)子计算机，是当前国际(ji)科技赛道‘兵家必争之地’。”郭国平介绍(shao)说，目前，我国的(de)量(liang)子信息技术发展在国际(ji)上处于第一梯队，中(zhong)国第三代(dai)超导量(liang)子计算机“本源悟空”搭载72位自主(zhu)超导量(liang)子芯片“悟空芯”，共198个量(liang)子比特（衡量(liang)量(liang)子计算机性能(neng)的(de)重(zhong)要指(zhi)标，量(liang)子比特数(shu)越多，量(liang)子计算机的(de)计算能(neng)力越强），是目前中(zhong)国最先进的(de)可编程、可交付超导量(liang)子计算机。从今年1月“本源悟空”上线运行(xing)至今，这(zhe)台(tai)机器已吸引全球(qiu)范围内(nei)124个国家和地区逾953万人次访问，成功完成超过(guo)23.1万个运算任务。
郭国平表示，如(ru)果(guo)将人类的(de)一生(sheng)与我国量(liang)子信息技术发展的(de)周期(qi)进行(xing)类比，当前量(liang)子计算机技术正(zheng)处于七八岁(sui)左右的(de)幼年阶段。我国从2020年第一代(dai)夸父6比特超导量(liang)子芯片KF C6-130研制成功，到2024年第三代(dai)72比特夸父KF C72-300，仅(jin)仅(jin)用了4年的(de)时间。
去年2月，澳大利亚战略政策研究所发布报告称，在量(liang)子计算、量(liang)子加密、量(liang)子通信和量(liang)子传感(gan)等量(liang)子技术的(de)四大领域(yu)中(zhong)，美国只在量(liang)子计算这(zhe)一领域(yu)领先中(zhong)国，但中(zhong)国近期(qi)的(de)成果(guo)表明美国的(de)优(you)势正(zheng)在缩小。
谈及中(zhong)外差距，郭国平强调，要理性地看待中(zhong)国量(liang)子计算的(de)发展。从量(liang)子计算机的(de)整体发展生(sheng)态来看，美国的(de)量(liang)子计算机发展生(sheng)态优(you)于我国。一方面，量(liang)子信息包括量(liang)子计算、量(liang)子通信和量(liang)子精密测量(liang)，所有关键性、原(yuan)理性的(de)概念(nian)，都不是中(zhong)国首先提出的(de)。而(er)量(liang)子计算中(zhong)的(de)测控系(xi)统(tong)等依然会用到传统(tong)的(de)芯片元(yuan)器件，在基础相对薄弱的(de)情况(kuang)下，会影响(xiang)到量(liang)子计算本身(shen)的(de)研发。另一方面，量(liang)子计算的(de)发展可以分为(wei)科研、工程化与产业化三个阶段，尽管中(zhong)美在量(liang)子计算科研成果(guo)上的(de)差距逐渐缩小，但中(zhong)国的(de)量(liang)子计算还停留在科研阶段时，美国的(de)量(liang)子计算已先一步走出实(shi)验室，走向工程化。IBM、微软、谷歌等海外科技巨(ju)头先后发布量(liang)子计算路线图，带动量(liang)子计算产业发展。当中(zhong)国进入工程化阶段后，美国又进入了产业化阶段，形成研发、应用“双向驱动”。从行(xing)业生(sheng)态看，美国以IBM为(wei)首的(de)量(liang)子计算龙头企业牵(qian)头建(jian)立了国际(ji)主(zhu)流量(liang)子计算产业联盟(meng)，美国、日(ri)本、韩国、德(de)国、澳大利亚等230多家来自各行(xing)各业的(de)企业参与其中(zhong)，合纵连横，形成了一个将中(zhong)国排(pai)除在外的(de)量(liang)子计算生(sheng)态圈。
量(liang)子计算未来有哪些发展新趋势
在当前的(de)国际(ji)背景之下，布局自主(zhu)量(liang)子计算机产业链发展已成为(wei)我国当前的(de)重(zhong)大需求之一。当地时间5月6日(ri)，美国国务卿布林肯在发表“科技与美国外交政策的(de)转型”演(yan)讲时，将量(liang)子技术列为(wei)关乎美国国家竞争力和国家安全最重(zhong)要的(de)六大通用“基础”技术之一，并强调美国正(zheng)在为(wei)量(liang)子计算的(de)未来做准(zhun)备。
演(yan)讲发表3天(tian)后，美国商(shang)务部就以所谓“威(wei)胁国家安全”为(wei)由，将37家中(zhong)国实(shi)体列入贸易限(xian)制清单。
“量(liang)子科技产业绝对不是一家一姓的(de)事情，也(ye)不是某一个小团队的(de)事情，中(zhong)国量(liang)子计算机的(de)研发从一开始就要有构建(jian)生(sheng)态体系(xi)的(de)意识，需要多种不同(tong)学(xue)科、不同(tong)产业方向的(de)融合协作。”郭国平强调。
他告诉《环球(qiu)时报》记者，量(liang)子计算走出实(shi)验室是一个用户和市场双向驱动的(de)过(guo)程。在具体运用领域(yu)，如(ru)金融、气象、药物研发、能(neng)源、大数(shu)据、密码破译等，通过(guo)量(liang)子计算，都能(neng)实(shi)现加速作用，基本上所有需要大规模(mo)算力的(de)场景，都是量(liang)子计算具体的(de)应用场景。“量(liang)子计算也(ye)同(tong)样需要这(zhe)些场景加速技术的(de)进步。目前中(zhong)国量(liang)子技术的(de)迭代(dai)进步受制于有限(xian)的(de)应用场景，我们(men)也(ye)正(zheng)通过(guo)与超算中(zhong)心合作拓展场景。”郭国平表示。
截至目前，“本源悟空”已受邀(yao)成功接(jie)入3个超算中(zhong)心。此前，本源量(liang)子联合上海超级计算中(zhong)心、国家超级计算郑州中(zhong)心和中(zhong)国移动云能(neng)力中(zhong)心共同(tong)组建(jian)上线量(liang)超融合先进计算平台(tai)，并成功接(jie)入“本源悟空”量(liang)子计算机。今年4月，“本源悟空”正(zheng)式入驻国家超算互联网(wang)平台(tai)。
当前世界(jie)各国都在加速量(liang)子计算机与超级计算机的(de)协同(tong)工作（称为(wei)“量(liang)超融合”）。“量(liang)子计算机和超级计算机就像是航母特混舰队中(zhong)的(de)航空母舰和巡洋舰，超级计算机可以处理量(liang)子计算机不擅(shan)长的(de)工作，量(liang)子计算机可以用于加速处理复杂计算任务，两(liang)者协同(tong)会产生(sheng)更强战力。”他说。
郭国平说：“未来5年，全球(qiu)将进入‘量(liang)-超-智’三算融合时代(dai)。量(liang)子计算、超级计算和智能(neng)计算协同(tong)完成运算任务就是‘量(liang)-超-智融合’，如(ru)果(guo)把普通计算机比喻成一把‘步枪’，那(na)么带有人工智能(neng)的(de)智能(neng)算力就是一门‘火炮(pao)’，而(er)量(liang)子计算机就像是一枚(mei)‘导弹(dan)’。三者协同(tong)将是未来算力的(de)终极形态，我们(men)正(zheng)在朝着这(zhe)个方向努力。”