郭光灿:“我们靠自己做出了一个可实际应用的量子计算机”

作者:来源:本源量子发布时间:2022/01/05

截图来源:纠缠实验室(哔哩哔哩)


  一、您认为中国量子信息在国际的地位是什么?
  郭光灿:整体是第一梯队的水平,美国、欧洲、日本跟我们大概同一个水平。具体的说,有的领域有的具体的项目我们做的比较好。比如量子存储,我们的量子存储存了一个小时,把相干光存了一个小时,这是目前国际上现在存储时间最长的,远远超过国外的水平。我们所做的光腔密码,我们做到了没有中继做到830公里。这是世界上现在最长的光纤通信,这是国际第一。

  但是这些“第一”,不等于我们整个领域已经在国际上领先了。量子信息还有很多其他方面,像量子计算、量子密码、量子传感,量子通讯、量子模拟等,每个小的领域又有很多很多的具体项目,我们在某些具体项目上,像我刚刚举得两个例子,我们水平达到了国际最好,但是不等于我们整体已经世界领先。可以说,整体上我们处在国际上第一梯队。

  二、距离实现通用量子计算机还有多久?

  郭光灿:我相信早晚能做到。究竟要花多长时间,我们能够把通用量子计算机做出来,而做出来的量子计算机可以解决电子计算机解决不了的问题,这大概还需要10到15年的时间。

  目前,量子计算机已经发展的很快了,尤其是最近这五年,量子计算机已经发展的特别快了,快到什么地步呢?在某些特殊问题上,它的算力可以超过目前世界上最好的超算中心,这个就叫做“量子霸权”。“量子霸权”的意思就是,在一些特殊问题上,量子计算机处理数据的能力比任何超算中心的算力都强,这方面现在也已经可以演示了。但是这个特殊问题呢,对于现在来说,好像并没有什么用处,因此它就像是一个玩具。尽管如此,还是可以说明量子计算机处理数据的能力可以达到这个水平。那么达到这个水平之后,它到底能不能用,这是大家都很关注的。最近几年,大家都感觉到可以用的。我们把量子计算机和电子计算机融合在一起,去解一个问题,这个问题的解答在电子计算机的领域需要很长时间,我把量子计算机加进来以后,两种计算机一起来做,就可以提高解决问题的速度,所以这个就证明了量子计算机是有用的。所以在相当长的一段长时间里,在通用计算机没有做出来以前,我们的量子计算机可以用到很多领域。它的作用就是提速,提高你原来算题的速度,所以量子提速就是量子计算机现在应用的一个模式。我(量子计算机)不能离开电子计算机,我(量子计算机)也不会替代你,但是我(量子计算机)跟你融合,让你(电子计算机)加快。这就是现在的应用状况。

  三、您科研生涯中最有价值的工作是什么?

  郭光灿:一方面就是我们的科研就必须去探索自然地奥秘,让人类积累更多对自然界的认识。第二个方面就是应用。把我们对自然界的认识用到人类社会中,来推动人类社会的发展。第一方面,我认为印象最深刻的就是,我们在实验上同时测量到光子的波动性和粒子性,否定了玻尔的互补原理。我认为这是一个最重要的成果。因为从量子力学诞生于以后,为什么有波粒二象性,玻尔有一个原理解释这个现象,叫做“互补原理”。多少年来,实验上都证明了“互补原理”是对的。我们在给学生上课的时候,也是讲“互补原理”,用来解释波粒二象性。波粒二象性是客观存在的,玻尔的理论就是解释这个现象产生的原因,他的解释就是互补原理,但这个解释是不对的。现在我们用量子发现我们可以同时测量到光子的量子性和粒子性。那玻尔的互补原理是说,要么测量波动性,要么测量粒子性,绝对不可能在实验上看到波动性和粒子性,而我们看到了。因此,对于这个基础研究,我们突破了人类对自然界的认识,这也是对科学认识的一个贡献。

  第二方面,对于人类发展有用的技术,我认为表现在这几个方面。第一是把量子存储做到一个小时,为将来做量子优盘提供了一个非常重要的基础。把这个优盘送到任何一个地方,等于就是把量子信息用经典的手段送到一个地方,提供了一种新的传输信息的手段。这个目前我们在国际上做的是最好的。

  第二就是光纤通信的保密通信。密码传输,现在量子中继还没有做出来,所以单光子的传递密钥最多在100公里,所以在100公里这个范围里,我们来做保密通信,目前已经成熟。但是超过100公里得等量子中继做出来,或者量子优盘做出来才可以。目前,我们就在单根光纤里就单个光纤路上,不需要量子中继,我们就能够拉长,做到了最长的是830公里,这是目前世界上最长的距离,这就为保密通信拉长到了800多公里,这也比以前的500多公里超越很多。这方面我们也是领先的。

  第三就是我们和美国相比,量子计算机的发展落后几年,但是我们自己已经开始在做了。做出了一个可以实际应用的量子计算机,包括硬件、软件、操作系统,在这个领域我们可以说,打破了国外的封锁。国外是不会在量子计算机方面给我们提供任何有用的技术支持,而且还会在各方面加以限制。我们靠着自己的能力找到一个可以实际应用的量子计算机,我认为这是比较关键性的一步。


  新闻延展:

   国内量子计算龙头企业本源量子成立于2017年,团队技术起源于中科院量子信息重点实验室,总部位于合肥高新区,并在北京、上海、成都和深圳设有分支机构,成立当年即获合肥高投产业基金投资企业投资。中国科学院院士,本源量子首席科技顾问、联合创始人郭光灿,是中国量子光学和量子信息开创者和奠基人,同时也是国家重点项目的首席科学家,带领本源量子团队以量子计算机的研发、推广和应用为核心,专注量子计算全栈开发,具备完全自主知识产权,自主研发出多种类量子计算软、硬件产品,技术指标国内领先。



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