面对面丨中国如何在量子计算领域实现超越?对

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小编:前段时间,我国下一代光量子计算机九丈四号在中国科学技术大学实验室诞生。在这样的情况下

前段时间,我国下一代光量子计算机九丈四号在中国科学技术大学实验室诞生。在这些光学量子计算机出现之前,常规计算机对于某些任务的计算速度远远落后。中国科学技术大学教授、著名量子计算专家陆朝阳是该项目研究团队的主要带头人之一。 量子计算具有巨大的潜力。多年来,量子技术的发展已成为国家间的战略博弈。谁在量子计算领域占据领先地位,谁就将主导未来几十年的全球竞争。 陆朝阳:费曼首先提出了量子计算的概念。他在1981年提出了这个概念。他说量子计算机可以比经典计算机更快,但这个概念一直是乌托邦。我们要超越的目标是,在我们提出这个概念40年后,我们最终构建出一个真正的工程原型并将其放在桌面上。给它一个数学问题,它可以比传统计算机更快地计算。 2014年,谷歌宣布需要五年时间投资10亿美元并汇集数百名科学家来建造世界上第一台量子计算机。此时,31岁的陆朝阳正带领着十几人的团队朝着同一个目标前进。 陆朝阳:我们的资金在数千万元左右,我们的团队有10人左右。我们的研究生大部分出生于1995年。 记者:我们人手不多,资金不多,怎么办? 陆朝阳:我们的路线和他们选择的路线不一样。我们当时的第一条路线没有使用超导量子位。我用的是光子。我公司在国内已在该领域拥有雄厚的积累。 光子技术路线的选择始于中科院院士潘建伟。他于 t 年从欧洲归来他在 2000 年代初领导了一个团队开始研究光子纠缠技术。陆朝阳2000年毕业于中国科学技术大学物理系,在大三的时候我就决定了自己未来的职业方向。 记者:当时为什么选择量子物理? 陆朝阳:因为量子满足了我对科学研究的所有幻想。另一方面,量子力学在过去100年里产生了许多发明,包括半导体、晶体管和激光器。它产生的产量至少占世界GDP的三分之一。另一方面,它非常前卫,有很多悬而未决的问题。 《量子》是一部成功地将天堂的梦想和人间的梦想结合起来的作品,我认为它对当时的我来说特别完美。 推荐完研究生后,老板潘建伟给了陆桥阳一项升级实验计划的艰巨任务。tform能够操纵六光子纠缠。在此之前,中国科学技术大学潘建伟团队于2004年首次实现了五光子纠缠。 记者:从5光子到6光子,这是一个什么样的变化? 陆朝阳:五个光子等于2的5次方,等于32个空间。 6个光子的时候就有64个,直接平移就可以了。次。 目前,九州四号已实现对3050个光子的控制,但20年前,量子技术还处于0到1的探索阶段,从5个光子进化到6个光子是一项艰巨的任务。 记者:看到并捕捉到它有多困难? 陆朝阳:从零开始的过程是非常艰难的。首先,因为我不知道事情发生在哪里。通过理论计算只能确定大概的方向。此时,由于需要同时检测两个事物,因此两个检测器都处于unkn自己的角度,造成类似于在黑暗中摸索的情况。只有找到正确的信号并给出肯定的响应,才能得到想要的最终结果。 经过近两年的努力,陆朝阳和他的团队成功制备了六光子纠缠态,在相同的实验装置中成功实现了可用于量子计算的聚束态。该研究成果于2007年2月发表在《自然物理学》杂志上,并被两学会学者评选为2007年度中国科技进步十大新闻。 2008年,陆朝阳前往剑桥大学卡文迪什实验室完成博士学位。在此期间,我们实现了世界上首次对单个电子状态的光学测量,解决了量子计算中的一个基本问题。研究结果发表在《自然》杂志上。 2011年初受邀到楚天大学任初级研究员剑桥大学Rchill学院教授,​​但在完成博士论文答辩一周后返回中国,成为中国科学技术大学最年轻的正教授。 记者:如果继续深入调查,从头开始,会发生什么?你为什么做出这个决定? 陆朝阳:我觉得如果你留在英国,前5到10年可以很平静、轻松。正如你刚才所说,条件是好的,但我认为长期存在一个上限。 记者:极限术语是什么? 陆朝阳:其实说到科学研究,我们科学家的背后是整个国家的力量。在这一领域,我国需要发展量子信息技术,因为它与国家的信息安全和计算能力密切相关。以后我们整体的发展前景、我们能做的事情都会更大、更好。从我的童年到我的高中和大学时代,甚至当我出国旅行,看到我们国家整体的发展是非常积极、积极的。这给了我很大的信心。与此同时,2008年我抵达英国时,北京奥运会正在举行。所以作为在国外观看奥运会的留学生,我们比国内的很多同学兴奋多了。我们都为我们的国家感到非常自豪。 回国后,陆朝阳和同事们建设了半导体量子光源实验室。 2012年,他们建成了世界最高质量的单光子源,在国际上首次解决了该领域的两个重要参数,为中国的量子计算做了最根本的准备。 2015年,陆朝阳和他的同事取得了另一个重大突破:“多重自由量子隐形传态”,这是构建量子计算机的另一个基础。目前,谷歌的五年计划进展顺利。 记者:您是80后,您的学生出生于20世纪90年代甚至2000年代。这种紧迫感和动力从何而来?这与上一代人成长的时代完全不同。 陆朝阳:我们这一代人受益于国家的发展,所以我们更加直接地看待世界。我们相信,我们超越欧美的许多科学目标和科学发展水平是很自然的。这是我们自己的使命。我们这一代人和子孙后代必须克服它们。 2019年12月,谷歌公布了其在量子计算方面的成就。 53 量子位系统可以在 200 秒内解决计算问题,而世界上最快的超级计算机需要 10,000 年才能完成。 陆朝阳:当时压力很大,熬夜到凌晨两三点是常事,甚至在采集数据的时候,我们团队也没有停下过30个小时。第一个设备有很多参数和变量需要调试。 D那段时间整个团队都很紧张,没有什么能让我们感兴趣的。 2020年12月,即谷歌宣布成功一年后,中国科学家团队正式推出“九章”光学量子计算机,发表在《Science.e》杂志上,在计算速度、功耗和盈利能力等方面超越了谷歌此前的成就。 记者:为什么我们用霸权这个词来形容科学发现? 陆朝阳:学术术语“量子霸权”是指量子计算机可以完成经典超级计算机数亿年都无法完成的任务。他们称之为量子霸权。后来,当我们发表论文时,我们使用了“量子计算的优势”这个术语。此后,国际学术界逐渐采用了我们的术语,“量子霸权”一词也逐渐消失。 记者:那么为什么我们仍然使用量子霸权而不是使用更中性的术语,比如量子计算霸权? 陆朝阳:中国的文化传统在这方面を反映したいと考えています。我们非常友好、爱好和平,并没有试图夸大学术术语。 记者:您所从事的科学研究属于基础科学还是应用科学? 卢朝阳:とても良い质问ですね。在量子计算的早期,光子数达到10之前,是非常基础的研究。那么,使用九丈的新方法之后,我们可以看到光子进步的速度越来越快,慢慢开始从基础研究走向应用研究、工程化、综合研究阶段。 当中国的九站光量子计算机出现后,它迅速成为世界各大实验室研究和调查的对象。 陆朝阳:反应最大的是美国国家技术标准研究院和加拿大一个叫仙乐都量子计算初创公司的组织。他们我们一起并利用了我们的路线,放开了一段时间。然后就被我们九章三超越了。我克服了。这个目标太重要了,以至于变成了一个非常有竞争力的互相追逐的过程。 激烈的竞争让迭代升级成为必然选择。 2023年10月,九丈三号量子计算原型机诞生。在百万分之一秒内处理最复杂的样本需要当时最强大的超级计算机 Frontier 超过 200 亿年的时间。随着九丈4的发布,量子计算的速度再次提升到前所未有的水平。 陆朝阳先生:在光量子计算机领域,我国可以说是世界领先的,对量子计算机的优越性制定了最严格的标准。他の国はカナダと米国だけです。他们的一个协作小组实现了同样的目标。目前还没有其他国家达到如此重要的目标。 表彰他对量子计算的贡献从基础研究到应用技术,陆朝阳多次获得国家和国际奖项,被《自然》杂志评为“中国科学之星”之一,被国际同行誉为“量子天才”。 记者:科研对您来说有何吸引力? 陆朝阳:科学研究的美妙之处就在于它回到了我一开始讲的,直立的姿势。有机会发现新现象、新规律、新技术,这会产生巨大的满足感。我所开发的技术有一天可能会应用于我国的需求和国民经济。这也是一个特别好的一点。我是一名教授,很高兴看到那些刚来我们实验室时无知的年轻人如何成长为年轻的独立科学家。 制片人丨刘冰 记者丨陈东 策划丨陈鹏 导演 |尹健健 总台记者丨杜芸芸 摄影:Y安黄、刘洪波、高忠

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