潘建伟：希望5年实现量子纠错，10-15年构建通用量子计算机

来源：讯飞开放平台

11月18日，第五届世界声博会暨2022科大讯飞全球1024开发者节在合肥奥体中心开幕。开幕式现场，中国科学院院士潘建伟发表“量子计算现状与展望”主题演讲，针对性地分享了人工智能时代量子计算的发展战略与未来展望。

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量子计算优越性显现

潘建伟院士表示，量子科技已经成为我国的国家战略，在国家的十四五规划和2035的远景规划里面都指出要聚焦量子信息、人工智能等重大创新领域，组建国家实验室，已实施了一批重大科技项目。目前，中国在量子技术方面具有一定的引领地位。

量子计算对于人工智能时代的发展起着重要的推动作用。潘建伟表示，从某种意义上讲，如果说没有量子力学的建立，就没有现代信息技术的硬件基础。在信息科学、能源科学、生命科学和材料科学等各个方面，量子计算的优越性不容忽视。

然而，在信息技术的发展过程中，也有一些重大问题亟待解决。例如，大数据时代对计算能力的巨大需求急速增长，传统的信息科技发展模式受到严重制约，也就是说目前人类拥有的计算能力还相当有限。

对此，潘建伟院士表示量子力学的发展已经为解决这些重大问题做好了准备。如果说量子力学的建立是第一次量子革命的话，那么量子调控与量子信息的应用，就是第二次量子革命。第二次量子革命实现从对量子力学基本原理的实验检验，到对量子状态进行主动操纵，使量子计算的计算能力随可操纵的量子比特数呈指数增长，不仅能实现超快的量子计算能力，揭示复杂系统规律，还能满足人工智能、大数据等的计算能力需求。举例来说，如果对一个300万的大数据进行分解，用目前的万亿次的经典计算机大概需要15万年，但是用量子计算机只需要一秒钟。

潘建伟院士说，“量子计算的概念在上世纪80年代就提出来了，经过科学家将近40多年的努力，我们才达到了第一阶段。”第一阶段的目标是实现50个粒子左右的相干操纵，比如玻色取样组合优化，这方面的计算能力能够超过目前的超级计算机，且已在这一两年顺利完成。未来一旦达到100个粒子，在某些特定计算上，它相当于达到目前全球计算能力总和的100万倍。

那么目前科学家在做什么？潘建伟院士提到，因为量子计算特别容易出错，所以必须找到在计算过程当中不发生错误的手段，也就叫做量子纠错，确保计算当中所发生的错误，能在计算的过程当中给消除掉。潘建伟院士及其团队正从事量子纠错相关研究，期望能够通过4-5年的时间完成。

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通过10-15年构建通用量子计算机

潘建伟院士表示，在量子计算能够顺利完成纠错后，未来5-10年，能够来操纵数百个乃至数千个量子比特，构建专用的量子计算机，针对传统超级计算机无法解决的具有重大科学意义的物理问题、化学问题、医药问题。鉴于量子计算的优越性，传统的超级计算机光靠算法改进几乎不可能超越。

在发言过程中，潘建伟院士谈到，第一个宣称实现量子计算优越性的是美国谷歌公司，随后2021年中国研制的“祖冲之二号”量子计算优越性，除了在读出错误率上稍微比谷歌差一点外，其他所有指标都优于谷歌。他表示，在求解随机路线采样问题上“祖冲之号”比目前的最优经典算法有10万倍的计算优势。

另外，对于量子计算硬件的发展趋势，潘建伟院士认为，按照谷歌的计划，到2029年、2030年时，大概可以达到100万个或者百万量级的量子比特的操纵。那么这个时候就有可能对大数分解进行破解了。潘建伟院士称：“这个领域尽管离我们还有点远，但是正在以非常快的速度向我们走来。”

发言最后，潘建伟院士总结道：“我们希望在未来5年实现量子纠错，然后来完成数百个乃至数千个量子比特的相干操纵，来解决量子化学新材料设计和优化算法里面的一些问题。同时我们希望能够通过10-15年的努力，来进行对密码分析和大数据分析等方面相关的应用。”