中科院院士郭光灿:人类正在走向量子霸权阶段
杭州网讯 11月23日,由杭州市人民政府和网易集团联合主办,杭州市经济和信息化局、杭州滨江区人民政府、杭州萧山区人民政府、北京网易传媒有限公司及网易(杭州)网络有限公司承办的“2019网易未来大会”正式开幕。中国科学院院士、著名量子信息学家郭光灿发表题为“量子信息技术时代何时到来”的主题演讲。作为中国量子信息领域第一个科技部973项目的首席科学家,郭光灿对“第二次量子革命;量子革命当中最具有代表性、颠覆性的技术——量子计算机;量子信息技术时代何时到来”三个重要问题进行了分享。
中国科学院院士郭光灿作演讲:量子新世界 (来源:杭州网)
他谈到,现在用的经典器件性能达到极限以后,能够突破极限,量子计算机、量子电脑、量子传感、通信等性能会远远超越现在相应的工具,这样一来会使现代的技术发展功能达到更强大的水平,“这样人类社会的生产力将会提高到一个新的阶段,我们称之为第二次量子革命”。
“在这个基础里面最重要、最有颠覆性的技术叫量子计算机,量子计算机最早是费曼1981年提出来的。” 郭光灿提到量子计算机要做的事和电子计算机是一样的,就是算问题。“我要算一个问题,用算好的量子算法,变成量子编程,然后发出一系列指令控制量子芯片,最后把这个问题算出来。”将来真的量子计算机做出来了,那我们人类只要坐在电脑旁边输入问题,就可以通过量子程序得到经典数。
量子计算机的发展要经历量子原型机、量子霸权和量子通用机三个阶段,目前人类正在走向量子霸权阶段,从霸权到通用机要解决两大问题,第一比特数不是100,可能几万到百万,非常多,这是一个难点;第二相干时间要足够长才能算所有问题,人类还无法做到容错纠错技术。“从量子霸权到通用量子计算机还是要相当长的时间才能做到,即便是霸权出来了,我们还不能说量子计算机做好了,因为还相当远,还没有达到。”
郭光灿认为,量子技术时代到来面临两大困难:一是人造宏观系统非常脆弱,想保证相干时间不被破坏,这是个难点;二是人类对量子世界的操控能力不够成熟。研究是一个艰难的过程,不是一朝一夕可以做到的。
附:以下为中国科学院院士、著名量子信息学家郭光灿演讲内容,根据速记整理。
很高兴能够在网易论坛上做一个演讲,我演讲的题目是“量子信息技术时代何时到来”。这是大家很关注的一个问题,因为现在关于量子大家听得非常多,对这个问题也很期待,所以我今天想讲三个问题:第一个,什么是第二次量子革命?第二个,量子革命当中最具有代表性的、颠覆性的技术——量子计算机,也就是刚刚主持人说的“量子霸权”有关的一个器件,介绍它是不是量子霸权,什么是量子霸权;最后一个是量子信息技术时代什么时候能够到来。
首先讲第一个问题,什么是第二次量子革命?我们是一个宏观世界,我们叫经典世界,在我们的世界里,学物理的都知道我们研究的对象有两类,要么粒子,要么波,而粒子和波遵从的物理定律叫经典物理,这是在19世纪末。但是20世纪初物理学家发现自然界还存有另外的粒子,这个粒子同时具有波动性和粒子性,叫量子力学。量子力学诞生了一百多年来之前所预言的所有都是对的,所以量子力学是人类至今最成功的理论。这个理论不仅是成功,而且为人类的社会已经作出重大贡献,电脑、激光等等都是有量子力学的原理才能诞生的。但是这个诞生以后的器件本身是遵从经典物理的定律,我们叫经典器件,或者经典技术,所以我们现在的信息时代是经典信息时代。
量子世界既然有一种不同于经典世界的性质,我们能不能把它开发出来用于我们人类社会中来?这就是物理学家这二十多年努力的一个目标,发现量子性可以开发出一系列的工具,比如说量子计算机、量子传感,这些都是从量子力学的基本原理推导出来的,它们肯定是对的。但是这些器件和我们现在用的电脑、激光、互联网不同,他们遵从的物理定律是量子力学,所以我们称为量子器件或者量子技术。
那么这种器件它有什么优点?当我们现在用的经典器件性能达到极限以后,能够突破极限的就是量子技术,所以量子计算机和量子电脑、量子传感、通信等性能会远远超越现在相应的工具,这样一来会使现代的技术发展功能达到更强大的水平。所以如果真的到来了,那人类社会的生产力将会提高到一个新的阶段,我们称之为第二次量子革命。
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