第二届中国计算机学会量子计算大会举行量子算力跃升实现巨大跨越

2023-09-01 09:08 作者：徐靖人民日报责任编辑：吴静

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日前，中国计算机学会（CCF）主办的第二届CCF量子计算大会暨中国量子计算峰会在安徽合肥举行。量子计算是全球科技领域的研究热点，几十年来，我国量子计算科技已经实现了从跟跑、并跑到部分领跑的飞跃，量子计算研究牢固确立国际第一方阵地位，实现了从0到1的巨大跨越、蓬勃发展。

日前，中国计算机学会（CCF）主办的第二届CCF量子计算大会暨中国量子计算峰会在安徽省合肥市举行。大会以“量超融合，大国算力”为主题，设有量子计算软件、硬件、应用生态、生产制造以及科普与教育等10个专题论坛，汇聚了来自国内外的知名专家学者以及全国量子计算上下游产业的知名企业，共同分享量子计算不同技术路线的研究成果，讨论和推动量子计算的发展。

量子计算被视为人类科技发展的下一个重要突破口，是全球科技领域具有巨大前景的研究和应用方向。以2003年中国第一个量子计算研究小组成立为标志，中国量子计算已走过20年历程，实现了从0到1的巨大跨越、蓬勃发展。

在信息时代，算力体现国力

现阶段，量子计算机是国内外关注的焦点，也是各个国家竞争激烈的领域。“迅速地研发出可以直接应用的国产量子计算机，并在国民经济各个领域发挥量子计算优势的作用，是我们这一代人义不容辞的历史使命。”中国科学院院士郭光灿在第二届CCF量子计算大会开幕式上表示。

中国，一定要有自己的“量子算力”。20年前，一群较早接触量子计算研究的大学生开始萌发心中的理想。彼时，在中国科学技术大学的一间教室里，6名青年开始探索如何造出中国的量子计算机，成立了中国第一个量子计算研究小组，中国科学技术大学教授、中国计算机学会量子计算专业组秘书长郭国平就是其中之一。

在信息时代，算力体现国力。郭国平介绍，“算盘和现有计算机的算力差距，就是现有计算机和量子计算机的算力差距。”

“我们在量子计算研发事业上的初心，就是造出中国人自己的量子计算机。”郭国平说。

为了这份初心，郭国平们一直在中国量子计算研发的道路上奋斗着，“绝不能在关键核心技术领域受制于人，一定要有中国自主可控的量子计算机。”

郭国平的老师正是郭光灿，上世纪80年代起，郭光灿就进入量子信息领域进行研究。1984年，郭光灿主持召开了全国第一个量子光学研讨会，这也是国内首次围绕量子信息科学展开的学术会议。

但这之后，国内的量子研究仍然没有引起足够的重视。郭光灿于1998年、1999年、2000年3次申请国家重点基础研究发展计划（973计划），均以失败告终。他曾比喻自己，“坐了10多年的冷板凳”。

面对这样的困境，郭光灿始终认为绝不能错过发展量子信息的大好机遇，他成立了中国科学院量子信息重点实验室，这是中国第一个量子信息实验室。

初始的实验室相当简陋，“只有一台386电脑，一台针式打印机，就两个设备。”后来有一名学生回忆说，当时大家都是排着队用设备的，谁到点了，哪怕没算完也得换人。

2001年，郭光灿第四次申请973计划，终于成功，申请到了国家首个量子信息领域的973计划，获得2500万元科研经费。

作为首席科学家，郭光灿不仅要考虑自己的团队，更要考虑国家量子信息未来的发展。“中国要在世界上竞争，靠一个团队是不行的，必须团结国内所有力量来参与竞争。”后来，郭光灿组建起了量子信息科学队伍。从这个队伍里，走出了郭光灿、彭堃墀、孙昌璞、潘建伟、杜江峰5位课题组长，均被评为中国科学院院士。

该项目的实施是中国量子计算研究蓬勃发展并在国际上占有一席之地的重要转折点。

造中国人自主可控的量子计算机

2010年，郭国平申请到我国“超级973”科技专项“固态量子芯片”重大项目，任首席科学家，并于2013年在“一个电子”上实现10皮秒级量子逻辑门运算，将原世界纪录提高近百倍，为实现基于半导体的“量子计算机”迈出重要一步。

2012年暑假，正在选择研究生方向的孔伟成初次来到中国科学院量子信息重点实验室，参与了一组公开课的录制过程。当时，担任量子信息重点实验室主任的郭光灿进行授课，作了一场名为“来自量子世界的新技术”的科普报告。正是那一次的报告让孔伟成爱上了量子，决定从事这方面研究。

“这是一件为国家需要、为人类需要而做的大事，和这件大事相比，眼前的困难又算什么呢？”科研之路，好比穿越量子计算“无人区”，孔伟成常这样想。

2017年，合肥本源量子计算科技有限责任公司成立，致力于中国量子计算的工程化和产业化。作为本源量子团队成员，郭光灿与郭国平带领中国科学院量子信息重点实验室的研究人员默默耕耘，孔伟成也加入其中，担任量子计算测控系统和整机组装研发工作。

“实现国产自主研发量子计算机决不能靠商用仪器拼凑，我们需要直面量子计算机真正需要的控制系统。”在自主研发的道路上，孔伟成执着且坚定。

2018年12月，完全自主知识产权的首款国产量子测控系统——本源量子测控一体机研制成功。该量子测控一体机不仅能最大程度发挥量子芯片性能，还能应用于精密测量等更广泛的科研领域，填补了国内在量子测控领域的空白。

逢山开路，遇水搭桥。量子芯片、量子计算测控一体机、量子操作系统、量子软件、量子计算云平台……中国人在拥有自主可控的量子计算机的道路上不断前行。

2020年9月，首台国产工程化量子计算机原型机本源悟源上线发布，2021年，中国第一台量子计算机交付中国用户使用。

“想要搭建一个可以使用的量子计算机，不仅要去项目现场，还要调动几乎所有的团队资源。”孔伟成说，那一年，他几乎都是在研发平台和外地两头跑。

“到了最后一个月，整个团队基本就没有休息过，还有大量未攻克的难题。”孔伟成回忆道，“上线前3个小时，我们修复了最后一个漏洞，系统正常运行起来。那天我只睡了1个小时，但完成上线时，心里是满满的成就感，更有作为中国人的自豪感。”

这台交付的量子计算机，使得中国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。

今年，性能更强的量子计算机“悟空”即将面世，配套的量子芯片“悟空芯”正在紧锣密鼓生产。

让中国在量子计算领域有一席之地

2021年，中国自主研发的量子计算操作系统诞生。

自此，中国科研团队已经开发出中国第一套量子计算机测控系统和操作系统、上线中国第一个搭载量子计算机真机的量子计算云平台……从硬件、软件、人才和产业方面提高中国量子计算原始创新能力。

在量子计算机工程之路上，中国科学家们不仅催生出一大批原创性成果，还牵头组建了国内第一家量子计算产业联盟。2023年5月，中国航空工业集团、国家超级计算郑州中心等34家企业、高校等机构加盟，涉及航空航天、大数据、先进计算、金融等领域。

本次量子计算大会上，国内外的知名专家学者与全国量子计算上下游产业的知名企业负责人齐聚，共同分享量子计算研究成果。在量超融合论坛上，本源量子联合上海超级计算中心和国家超级计算郑州中心共同发布国内首个“量超融合”先进计算平台。这标志着中国量子计算领域迈入了新的发展阶段。

科学家们的探索轨迹，也是我国量子计算行业从无到有的缩影。

2016年8月，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，将量子计算机纳入科技创新2030—重大项目。2021年，“量子信息”首次出现在“十四五”规划及《政府工作报告》中。这一年起，教育部正式把量子信息科学纳入本科生教育，以加快量子领域人才梯队培养。越来越多的人才流向量子赛道，产业得以蓬勃发展。

时至今日，我国量子计算科技已经实现了从跟跑、并跑到部分领跑的飞跃，量子计算研究牢固确立国际第一方阵地位，并成为唯一在超导和光量子方向上都达到“量子优越性”的国家。

量子计算是一门艰深的学科，目前所做的研究不过是刚刚敲开量子科技的大门，在诸多物理体系的技术突破上仍充满挑战。“这场量子计算的全球竞争，本质上更像一场马拉松，道阻且长。”郭国平说。（记者徐靖）

关键词：量子芯片,量子计算机,量子逻辑门,量子信息,本科生教育

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