中科院院士郭光灿：“要把中国量子计算机卖到国外”

边策 发自 凹非寺

量子位 报导 | 公家号 QbitAI

在中科大校园里，有如许一位院士，他留校任教56年，年近耄耋却仍站在科研一线，还自嘲做了几十年的“少数派”。

本年6月，他所率领的量子计算团队打造出“量子U盘”，将光信息存储在特殊晶体中1个小时，被新华社、人民日报等各大媒体转载，登上热搜。

他的学生兴办了中国第一家量子计算公司，已经推出了数款量子计算机芯片。

他就是是中国量子光学和量子信息范畴的先行者、中科院院士、中科大传授郭光灿。

“锁住”光的物理学家4个月前“量子U盘”那项研究功效在网上引起了庞大的颤动，也引发了群众关于量子光学的猎奇心：

若何将速度每秒30万公里的光线存储在固体里？那项手艺手艺又对量子计算有哪些帮忙？

带着那些疑问，量子位与郭光灿院士停止了一次对话。

其实，量子U盘的原理是用固体原子与光子的感化，当原子被激发后，光的形态就被存储起来。最初颠末一系列操做再将激发原子转化为光信号。

从1分钟到1小时，时间的耽误让许多过去不可思议的物理尝试变得可能。

郭光灿向量子位解释道：

当存储时间到达小时级后，就能够将两个相距几百公里天文台拍摄的信息存起来，再用飞机高铁将量子U盘运到一处，通过比照能把千里镜分辩率进步上万倍。

在量子计算范畴，其用处更是倾覆性的。

若是把“量子U盘”用于量子计算机，那么我们破解如今更高加密级别RSA-2048所需的量子比特数可能会降到几万。

上世纪80年代，量子计算机被初次被提出。物理学家费曼认为量子计算机具有一些典范计算机无法相比的优势。

之后，就是出名的Shor算法呈现，那是一种操纵量子计算机破解非对称加密的算法，能够让如今的RSA公钥系统失效。

简而言之，量子U盘的呈现，会让破解加密的量子计算机更容易造造出来。

△ 量子U盘登上Nature子刊

近年来，国内量子计算、量子通信研究研究如火如荼，量子通信卫星“发射升空”，量子手艺可谓家喻户晓。

但是在二十年前却是不大被人们理解的“少数派”，那也是郭光灿对本身过去二十多年研究的总结。

用二手仪器做量子尝试

现在“量子U盘”几百万的视频播放量，背后却是“少数派”二十多年的困难与孤寂。因为在二三十年前，即便是业内人士也意识不到量子计算的重要性。

1984年，郭光灿靠着2000元的经费办起了中国第一次量子光学会议，90年代末就起头研究量子信息，并将国外的量子信息教材引入国内。

但理论上的工具酿成现实，总要逾越工程手艺上庞大的鸿沟。

就像人工可控核聚变一样，量子计算机何时能做成，将来会以何种形式实现与应用，所有人心里都没底。仅当下就有超导电路、离子阱、半导体自旋系统等差别计划。

和谷歌、IBM差别，国内的量子计算手艺以高校和科研机构为主导，经费不敷成为郭光灿面对的首要问题。

郭光灿仍记得，在十几年前，他从学校借来了一笔800万的科研经费，关于量子计算来说是无济于事。

800万是做不成的，最少得一个亿，幸亏其时有金融危机，美国良多学校把他不消的仪器修修，然后就拿出来卖二手货，所以我6台仪器5台是二手货买来以后勉强就勉强能够用，我能够本身做芯片，能够本身做尝试。

就在那样艰辛前提下，团队对峙了五六年。

然后科技部要搞一个超等973，我马上提了量子计算机、量子芯片。所以我们就拿到了1.3亿的钱，那个是更大的。

经费上的困难处理了，在工程上量子计算机还面对两大困难。

一是若何制止消相关，二是若何精准操控量子世界。

“消相关严峻的话，量子计算机它就主动演化，量子性就消逝掉了，它的并行运算才能就没了。“

“为了抵偿消相关，代价是浪费资本。可能你得用100个1000个的物理比特编码1个逻辑比特。“

而量子U盘就是一种制止光子消相关的手艺。

人类还不晓得若何操控微不雅世界。在典范世界，人类的操控才能很强，能够发射机器人到火星上收罗样品，停止阐发，并把阐发成果的信号传回地球。但是人类对微不雅世界的操控才能远未到达如许的程度，那是极大的挑战。

郭光灿死力在用通俗的语言向我们解释那些深邃的手艺问题。

过去而他也是在教材中向学生向如许通俗解释一个个物理概念，他编写的《光学》教材影响了一多量中国物理人。

而现在量子计算和量子信息已经成为国度重要科技战略，郭光灿先后担任国度科技部973项目“量子通信与量子信息手艺”首席科学家，中国科学院重要标的目的项目首席科学家，国度基金委立异群体学术带头人，国度科技部中持久规划“量子调控”严重项目“量子通信与量子计算的物理实现”首席科学家。

本年除了“量子U盘”外，郭光灿团队的另一篇量子计算研究功效也登上了Nature：他们操纵固态量子存储器和外置纠缠光源，初次实现两个吸收型量子存储器之间的可预报量子纠缠。

更爱用“量子霸权”一词

近年来，跟着国表里量子计算手艺上的严重打破，量子计算已经不再是“少数派”。

郭光灿认为，国外的量子计算贸易化之路已经如火如荼，科技巨头的大量投入，让我们在短短5年内见证了量子计算的3大重要过程碑：

1、2016岁首年月，IBM 5量子比特的量子计算机云平台上线；

2、2019岁首年月，IBM第一台20比特商用量子计算机；

△ IBM开发的商用量子计算机

3、2019岁暮，Google用53比特量子计算机实现“量子霸权”，用3分钟时间算完了典范超等计算机10万年才气算出的问题。

比拟“量子优胜性”，郭光灿更喜好用“量子霸权”那一翻译。因为那不只意味着在某些算法上量子计算机对典范计算机的造霸，也表现各个国度在量子计算上的剧烈合作。

在手艺上，中国正在快速赶超，勤奋脱节手艺上受造于人的场面，末于也在去年实现了“量子霸权”。

本年，中科院开发出为量子计算机供给超低温情况的“稀释造冷机”，而过去那种核心计心情器只能依赖进口。

因为量子计算是各大国必争的科技顶峰，核心手艺不断对他国封锁，“稀释造冷机”的呈现标记着量子计算“卡脖子”现状正在逐渐改善。

你卡我的时候，我可能慢一点，等我们补好了就更快了。我认为没有什么被量子计算那种手艺更难更不成克制，都能够处理。

处理“卡脖子”只是第一步，郭光灿还有更大的大志。

“把中国量子计算机卖到国外去”

郭光灿认为，中国与世界顶尖的量子计算手艺只要3年的差距。和某些行业比拟，量子计算手艺的代差算是很小了。

但令郭光灿忧愁的，不是手艺上的差距，而是量子计算的应用生态：

3年不算长，但是若是人家生态很好，他们指数上升，我们线性上升，间隔就拉开了，我们就跟不上了。

但国内目前的现状是：

1、处置硬件研发和消费的公司其实不多；

2、量子计算的生态还没有构成，差距会越拉越大。

固然百度、阿里、华为等先后推出了量子计算平台，但大大都是软件模仿，仅能模仿规模较小的量子计算机，郭光灿认为，最末研究仍是要回归到硬件上来。

而国内目前胜利贸易化的量子计算机硬件公司也仅有量子本源一家。

在量子硬件研发方面，郭光灿认为，谷歌的经历值得借鉴。

昔时谷歌不吝重金挖来加州大学圣巴巴拉分校的出名学者John Martinis，极大加速了谷歌的研发进度。

而那方面，国内企业做得还不敷。

国外像IBM、Google如许的科技巨头牵头来做，已经构成了量子化学、药物研发等现实应用，只要让其他企业都用起来，才气促进量子计算生态的开展，

“把中国的量子计算机卖到国外去”，那是郭光灿的愿景，他认为处理了国产机器的软件生态问题，有了本身的量子操做系统，那一天不会太远。

80岁对峙写量子计算科普

最令郭光灿忧心的是，国内优良的量子计算人才外流，财产界又缺乏人才流入。

郭光灿说，他的团队良多学生在量子计算上展示出优良的先天，但是到国外留学后不能不放弃量子计算专业，令他感应可惜。

在人才系统建立上，我们能够输血，但更重要的是提拔本身的造血才能。

引进人才当然能“走捷径”，但培育人才的兴趣是关键，所以郭光灿要让学生爱上量子计算事业。

不只对团队内的博士生竭尽所能撑持，还要让更多“外行人”参加进来。

固然已年近耄耋，但郭光灿对峙笔耕不辍，还在编写一本量子力学科普读物《倾覆：驱逐第二次量子革命》。该书已经排印印刷，估计岁尾前将正式出书。

郭光灿不只因为他在科研上获得的浩瀚注目成就，还因为他不断对峙物理学根底教育，很多高校都在利用郭院士编写的物理学教材。

但是面临量子计算与量子信息科普册本的匮乏，80岁的郭光灿决定再次拿起科普育人的笔。

无疑，计算机和人工智能是如今学生选择的热门。

郭光灿希望那本科普读物能让学计算机的人也爱上量子计算，因为那个行业太需要两方面都懂的穿插人才了。

所以在月底即将举办的2021中国计算机大会（CNCC）上，郭光灿决定做一场名为《量子计算机开展情况》的陈述。

他也是本年CNCC特邀的两位中科院院士之一，也是独一参会的物理学家。

谈到计算机和人工智能，郭光灿笑着说：“你们熟悉的张钹院士，他是我的福建老乡。”

关于国内的物理系学生来说，郭光灿出名不只因为他在科研上获得的浩瀚注目成就，还因为他不断对峙物理学根底教育。

如今跟着量子计算的大热，他希望能“借着东风”将量子计算介绍给每小我。新书是一次测验考试，参与计算机学术会议也是。

不知在本年的CNCC上，物理和计算时机碰出如何的火花。