郭光燦、郭國平：中國量子計算因何在合肥集聚？

中新社合肥10月12日電 題：中國量子計算因何在合肥集聚？

——專訪中國科學院院士郭光燦，中國科學院量子信息重點實驗室副主任、中國科學技術大學教授郭國平

中新社記者 張俊 吳蘭

第二屆CCF量子計算大會暨量子計算產業峰會日前在安徽合肥舉行，近千名量子計算人才齊聚合肥。中國量子計算因何在合肥集聚？量子計算會對人類社會產生哪些革命性變革？圍繞以上話題，中國科學院院士郭光燦，中國科學院量子信息重點實驗室副主任、中國科學技術大學教授郭國平，近日接受中新社“東西問”獨家專訪。

現將訪談實錄摘要如下：

中新社記者：當前，國際上針對量子計算的學術研究和產業應用正處於高速發展階段，世界各國爭相佈局量子計算機。量子計算會對人類社會產生哪些革命性的影響？

郭光燦：我從20世紀80年代初期開始致力於量子光學研究，90年代擴展到剛剛萌芽的量子信息領域。量子信息的誕生標誌着人類社會將從經典技術邁向量子技術新時代，俗稱第二次量子革命。

在第一次量子革命中，人類基於量子力學原理，研製出計算機、互聯網等，促成人類社會半個世紀的繁榮昌盛。現代的信息技術就是源於量子力學的經典技術；第二次量子革命將爲人類開拓基於量子力學的量子計算技術，它的性能突破了經典技術的物理極限，將信息技術推進到新的發展階段，必將促使人類社會發生翻天覆地的變化。

▲中國科學技術大學的研究團隊與合作者構建成的76個光子的量子計算原型機“九章”。圖爲光量子干涉實物圖。中國科學技術大學供圖

量子計算的最大優越性就是快，在處理某些特定問題時擁有極高的計算速度，遠超經典超級計算機。量子計算最有可能率先在金融服務領域展露風采，比如投資組合優化、風險分析等已被證明具備顯著優勢。同樣在生物化學領域，高效的量子化學模擬將在生物製藥、新材料與能源、化工等領域發揮重要作用。此外，得益於並行數據處理的特性以及量子態龐大的信息存儲空間，量子計算在大數據、人工智能等領域也將成爲發展的關鍵。

中新社記者：合肥量子計算從基礎研究到產業發展經歷了怎樣的過程？

郭光燦：結合我個人經歷看，有四個時間點。二十多年前，國際上量子計算剛萌芽，在學校(中國科學技術大學)一間編號爲“8013”的閒置教室裡，我的學生郭國平和其他同學一起組成的6人小組，開始了探索如何在現實中造出中國的量子計算機，算是合肥量子計算基礎研究的第一步。

▲2023年2月12日，本源量子的4臺“中國造”量子計算機亮相安徽合肥，並首次向中國公民免費開放參觀。儲瑋瑋攝

而後，爲了適應量子計算技術的科學研究與工程技術並重的前沿趨勢，2017年，在沒有企業願意投入、合作開發量子計算機的情況下，我和郭國平帶着實驗室的學生們，創立了本源量子。我們希望在量子計算上，將自己的研究成果真正變成產品，而不只是在實驗室、故事本、論文集裡面。逢山開路，遇水架橋。量子芯片、量子計算測控一體機、量子操作系統、量子軟件、量子計算雲平臺……我們一步一個腳印，向前推進。

直到2020年9月，本源量子在合肥公開宣佈上線了搭載6比特超導量子處理器的量子計算雲平臺。當時這個平臺還沒辦法解決大的問題、談不上有多大用處，但它是基於按照量子力學規律運行的量子處理器開發，是地地道道的量子器件。通過建立雲平臺，就可以滿足人們對量子計算“嚐嚐鮮”的需要——這是很初步但很重要的一步。

▲合肥“本源量子”搭建的量子計算機模型機，讓參觀者更直觀感受到量子計算機。吳蘭攝

2021年，本源量子向用戶交付了一臺量子計算機。量子計算機從基礎研究到產業應用才一步步投映到現實。隨後陸續推出金融、通信等方面的量子計算應用。

中新社記者：近年來，合肥聚焦量子科技方向，建設量子信息未來產業科技園，延伸發展“量子+”跨界融合產業方向，打造全球量子科技創新和產業發展“試驗田”。在合肥誕生了哪些量子計算研究和產業領域的先進成果？

郭光燦：合肥是中國最早對量子科技發展進行戰略謀劃和系統佈局的省會城市，是中國唯一一個同時擁有自主量子計算機整機硬件和操作軟件系統的城市，是中國唯一具備量子計算機芯片生產線的省會城市。

▲2013年10月23日，設於中國科學技術大學的中國科學院量子信息重點實驗室內，科研人員展示原材料爲砷化鎵的量子芯片(黑色方塊部分)。孫自法攝

以2003年第一個量子計算研究小組成立爲標誌，合肥量子計算走過了20年發展歷程，從全球落後水平到2021年交付使用第一臺量子計算機。

2022年，合肥發佈中國首個量子計算機和超級計算機協同運算方案，可實現量子計算和超級計算機的高效協同，從而在大幅節約資源的情況下，雙向發揮量子計算機和超級計算機各自優勢。

▲量子計算機局部圖。安徽省量子計算工程研究中心供圖

2023年，合肥企業與全球用戶最多通信運營商首次探索量子算法應用，合肥量子算力首次被金融機構用於反欺詐和反洗錢，合肥企業與上海超算中心聯合建立首個長三角量超協同創新中心。

同年，中國首例基於通用量子計算機真機的通信網絡優化算法在合肥驗證成功。

中新社記者：“量超融合”的未來發展趨勢是怎樣的？

郭國平：量子計算機和超級計算機的協同工作被稱爲“量超融合”。引入量子計算這種新的計算範式可以爲計算問題的求解提供新的解決方案和思路。例如，量子計算可以用於優化問題求解、模擬物理系統、加密等領域，這些領域傳統計算機無法有效地處理。

隨着科學技術的發展，一些行業內求解高複雜度、大數據量問題的需求愈發顯著，這些複雜問題的求解通常會帶來巨大的計算資源花費，對現有的超算計算效率提出了更高要求，量超融合可以實現量子經典算力互補。量子計算可加速複雜問題中的關鍵步驟，減少複雜問題的求解時間，協同超算提高複雜問題求解的效率。

中新社記者：量子計算全球開發者平臺去年在合肥正式上線。量子計算髮展需要全世界研究者的共同努力，其有哪些國際合作交流空間？

郭國平：量子計算就像一個山洞，我們不知道里面有沒有寶藏，但一定要有勇氣衝進去，看看它到底長什麼樣。目前所做的研究不過是剛剛敲開量子科技的大門，在諸多物理體系的技術突破上仍充滿荊棘，本質上更像一場馬拉松。

▲在北京展覽館舉行的國家“十三五”科技創新成就展上，“九章”量子計算原型機模型吸引參觀者。蔣啓明攝

量子計算其實也是面向整個人類社會的技術，對社會的變革性不言而喻。全世界的研究機構可以共同開展關於量子計算的研究項目，共享資源和技術，互相借鑑經驗和發現。

現在，國外不同國家的實驗室、企業、研究機構已經有共同合作開展量子計算實驗的，他們通過分享設備、資源和技術，在硬件、軟件、算法等多個方面投入資源和人力，聯合研究和開發量子計算的關鍵技術和應用，來加快量子計算技術進展。(完)

受訪者簡介：

郭光燦，中國科學技術大學教授、博士生導師、中國科學院院士、第三世界科學院院士，中國科學院量子信息重點實驗室主任。主要從事量子光學、量子密碼、量子通信和量子計算的理論和實驗研究，任國家科技部973項目“量子通信與量子信息技術”首席科學家，中國量子光學和量子信息開創者和奠基人。

郭國平，中國科學技術大學教授、博士生導師、中國科學院量子信息重點實驗室副主任，長期從事半導體量子計算相關研究，任國家重點基礎研究發展計劃項目A類(超級973)首席科學家。