瞭望 《瞭望》專訪中國科學院院士郭光燦：中國量子計算研發進入第一陣營，應用落後了嗎？
當下的量子信息開始從實驗階段走向市場階段，開啓了另一種模式、另一種生態的競爭
如果國外生態一直優於我們，那麼我們在應用領域的差距就會被拉大，有可能影響未來量子計算產業的發展
文 |《瞭望》新聞週刊記者 徐海濤 周暢 陳諾
20世紀80年代，郭光燦率先將量子光學理論體系引入國內，並身體力行推進相關研究和教育工作。此後，他在國內最早將目光投向量子信息領域，並承擔國家“973計劃”項目，爲中國的量子信息研究與國際同行並駕齊驅作出貢獻。
現在，郭光燦的研究重心是量子計算機市場化。這位中國科學院院士、中國科學技術大學教授告訴《瞭望》新聞週刊，量子計算機只有在應用中發現問題、創造應用場景並及時反饋給研發端，產業才能迭代發展，量子計算的發展需要良好應用機制。
2021年10月30日，郭光燦院士（左三）團隊在做離子阱實驗 錢建豪攝
把量子光學落後的20年追回來
《瞭望》：你是國內最早一批關注量子研究的科研工作者，你爲何會關注這個領域？
郭光燦：1978年，全國科學大會召開。我們迎來了一個科學的春天。
在這次大會上，我研究的“氮分子激光器的研製和應用”榮幸獲獎，但我知道，氮分子激光器在國外早有研究，我只是彌補了國內空白。我想去研究一個新的領域。通過對當時前沿學科的廣泛梳理，大學期間學過的量子力學映入我的眼簾。我想，假如用量子力學理論來研究光學，也就是所謂的量子光學，應該是一條新路。之後，我便開始朝着量子光學這一方向瞄準和進擊。
這是我一生中最重要的選擇。我認爲量子光學一定有一片無限廣闊的天地。我開始學習量子光學知識，但那時國內相關資料很少，能獲得的信息十分有限。恰好當時有一個出國進行學術交流的機會，我以訪問學者的身份前往加拿大多倫多大學，在那裡，我的眼界一下子打開。我意識到，國外對量子光學的研究從20世紀60年代就已開始，而我是從20世紀80年代開始研究，換句話說，國內的相關研究已經落後了整整20年。
《瞭望》：從落後20年起步，我們的量子光學是如何追趕的？
郭光燦：在多倫多大學的兩年時間裡，要學習的東西非常多，因爲畢竟有長達20年的漫長征程要追趕。我幾乎天天泡圖書館，積累了大量有關量子光學的資料，等回國時，攢下整整一大箱複印資料。
1983年8月，我參加在美國羅徹斯特大學召開的第五屆國際量子光學會議，參會的中國學者和學生共有8人，當時大家決心回國後一定要共同推進中國量子光學的學科發展。之後，我成爲第一個回國的人，就想兌現諾言，把國內量子光學的“種子”播下。
1984年，我在安徽滁州召集了量子光學的會議，後來被稱爲“琅琊會議”。這個會擴大了量子光學的影響，並確定今後每兩年開一次會。量子光學逐漸被更多人瞭解，慢慢發展起來。
這一年，我正式開始授課，成爲第一個在國內爲研究生完整開設量子光學課程的人。當時國內沒有量子光學教材，我就自編教材，成爲國內第一個寫量子光學教材的人。這些工作，起到了普及量子光學、啓蒙入門的作用。
爲國家未來開啓研究量子信息
《瞭望》：你是在什麼契機下，從量子光學轉入研究量子信息的？
郭光燦：到20世紀90年代左右，中國量子光學隊伍掌握的基礎理論，已經趕上我當時在加拿大訪學時的國際水平，但作爲一個已經相對完善的基礎學科，我們很難再做出有大影響的工作。1990年，我在國外文獻中讀到有關量子信息的研究文章，眼前一亮，覺得這就是我要找的增長點。
一是可以把成熟的量子光學理論用到新興的量子信息領域。二是當時國外涉足量子信息領域的人比較少，處在起步階段，這個時候發展中國的量子信息，可以進行趕超。當初在量子光學領域與國外相差幾十年需要慢慢追趕，但在量子信息領域，我們與國外相差不過幾年，完全有可能彎道超車。
從那時起，我的心態也發生轉變，因爲量子光學是個人興趣，量子信息則對國家未來意義重大。我開始坐起“冷板凳”進行研究，直到2001年，我受聘爲國家“973計劃”項目“量子通信與量子信息技術”首席科學家。
之後，我組建了一個超過50人的研究團隊，把國內做相關研究的人都拉進來，歷時5年取得豐碩成果，更重要的是培養了一支我國的量子信息隊伍。
我們這個項目組先後產生5位院士、9位“973計劃”首席科學家，起到了爲我國量子信息領域打基礎、擴大人才隊伍的重要作用，爲我國量子信息進入國際第一梯隊作出貢獻。
《瞭望》：現在，你的攻關方向是什麼？
郭光燦：現在，量子信息開始從實驗階段走向市場階段，開始了另一種模式、另一種生態的競爭。目前最重要的就是發展量子計算機。量子計算機現階段可以起到提速作用，但要和經典計算機結合起來，需要相當長一段時間。
可以預見的是，量子計算機不會完全替代電子計算機。將來在生物醫療、金融、城市大腦等方面，可以用量子計算機處理，它同時有利於國家的數字安全。
量子計算髮展需良好市場生態支撐
《瞭望》：我們目前面臨的國際競爭形勢如何？
郭光燦：目前，美國IBM公司和美國谷歌公司對量子計算通用機都有了發展的“路線圖”。同時，國外的市場生態較爲良好，如IBM牽頭組織了140多家公司組成產業聯盟，它研發的量子計算機，這些企業都會應用。只有在應用中發現問題、創造應用場景並及時反饋給研發端，產業才能迭代發展。
我國的量子計算研發處於國際第一陣營，但在應用環節，目前尚未形成良好機制。主要是因爲前期投入較大，可能高達幾千萬元甚至上億元，而我國尚沒有類似的產業聯盟分攤成本，影響了量子計算機的應用。產品只有用了之後，纔會發現問題，從而不斷完善優化，產品纔會越來越成熟，發展纔會越來越快。如果國外生態一直優於我們，那麼我們在應用領域的差距就會被拉大，有可能影響未來量子計算產業發展。
《瞭望》：面對這樣的競爭，你有什麼建議？
郭光燦：要加快營造從研發到使用，再到反饋優化研發的市場氛圍。
一是建議政府和研發企業共同補貼，培訓購買方企業操作，一起促進量子科技產品優化，營造量子計算機發展的良好生態環境。
二是組建同類企業產業聯盟，建立行業的量子計算機應用中心。目前階段，每個公司都花高價購買量子計算機的確沒必要，可以在某個行業集中的地區佈局，組建應用中心，多個企業都可使用，集中應用、分攤成本。
三是提前佈局基礎設備、材料等領域，提前研究部署在應用環節可能遇到的基礎問題。尤其在市場化過程中，要對所需的基礎設備、材料等提早着手。
四是加快人才培養、人員培訓、教育科普。目前我們在安徽省合肥市高新技術產業開發區開辦了免費的量子計算機培訓班，讓更多人瞭解量子計算機的基本知識和使用方法。但目前能做量子計算機的還是少數，建議在高校佈局量子科技本科專業，有針對性地培養應用環節人才。■