科创院士谈 | 俞大鹏：量子科技需要政府和头部企业合力投入

完善量子科技等战略性产业发展政策和治理体系，已写入党的二十届三中全会决定。中国科学院院士、深圳国际量子研究院院长俞大鹏日前在一次演讲中提出，发展量子科技需要政府和头部企业合力投入。

8月29日，俞大鹏应邀在深圳创新发展研究院作“量子计算技术前沿与产业发展趋势”演讲。他首先从宏观和微观两个层面介绍了量子力学的重要意义。他指出，量子力学是宇宙运行规律最底层的科学，因为宇宙万物都是由“电子、光子、夸克和胶子”四种宇宙基本粒子，在“强力、弱力、电磁力和引力”四种相互作用力作用下构成的，万物皆可量子。

“当人类仰望天空、探索遥远的宇宙，就产生了牛顿力学等宏观科学；当人类窥视自我，往微观世界去探索‘我们是谁、从哪里来、组成我们自身的微观粒子是否也满足宏观牛顿定律’等，就产生了量子力学。” 俞大鹏说。

今天，量子力学已经被广泛应用于日常生活的方方面面，量子力学迄今最大、最成功的应用，就是基于固体能带论的现代电子信息技术和数字信息技术。第一次量子技术革命支撑了包括原子能、激光、核磁成像、互联网等现代技术，成就了全球每年万亿元产值的电子信息技术工业体系。

第一次量子技术革命有这么多成功的应用，为什么还要大力发展以量子计算为代表的第二次量子技术革命？对此，俞大鹏认为有三方面驱动因素。第一是量子力学本身需要不断发展、加深理解和认识。第二是需求驱动。现在正处在数字经济时代，人工智能也好，元宇宙也罢，算力决定一切、算力定义一切。但是，基于摩尔定律的传统芯片走到了头，电子计算机的算力也因此发展到了天花板，然而无序大规模数据却正以每两年翻一番的速度增长，数字时代呼唤一种智能的颠覆性算力。第三是人类对微观世界的操控能力达到了新的高度，现在能够做以前想都不敢想的事情。

正是数字时代的算力需求把还处在前期的量子计算推到了台前。人们希望充分利用量子叠加、量子纠缠、量子干涉等特性，来制造出超越经典电子计算机的新型计算机，实现算力指数加速、解决经典计算机无法解决的难题。

在这方面，中国在全球范围内颇有建树。去年10月，由中国科学院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队与中国科学院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。

根据公开正式发表的最优经典精确采样算法，“九章三号”处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍。“九章三号”在百万分之一秒时间内所处理的最高复杂度的样本，需要当前最强的超级计算机“前沿”花费超过二百亿年的时间。

“目前量子计算机已经过了优越性展示，处在从专业量子计算机到通用量子计算机的阶段。”俞大鹏说，但这个阶段还面临许多挑战，包括研发与制造如何做到更好地分工合作等。

2016年，俞大鹏主导创办了深圳国际量子研究院，该机构已成为国家实验室的一部分。5年下来，深圳国际量子研究院已取得丰硕的成果。例如，自主研发低温低噪声放大器等超导量子计算相关的电子学关键全链条技术，实现了国产替代；联合国内优势单位研制成功电子束刻蚀机，在量子器件与量子芯片研发加工领域实现重大突围；“玻色编码纠错延长量子比特寿命”成果入选“2023年中国科学十大进展”。

“深圳的夏天挺热的，在实验室待着最舒服，深圳真是干活的好地方。” 俞大鹏笑言。

目前，量子计算比夏天的天气还热，但在俞大鹏看来，路阻且远，他希望外界不要捧杀，也不要棒杀。根据他的体会，在中国发展量子科技，根本的保证是政府投入，同时，也需要头部大企业发力。 “我们需要不断加强人才储备，努力打造量子信息技术生态链，让科学家去做科学家的事情，企业做好企业的事情。只有每个人把自己的工作做到极致、做成艺术品，我们才有可能在量子计算领域胜出。” 俞大鹏说。