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11月18日，第五屆世界聲博會(huì)暨2022科大訊飛全球1024開發(fā)者節(jié)在合肥拉開序幕。眾多院士學(xué)者、產(chǎn)業(yè)領(lǐng)袖、行業(yè)知名專家與生態(tài)開發(fā)者云集于此，共同探討人工智能技術(shù)的最新進(jìn)展和廣闊應(yīng)用前景。

面對(duì)世界的各種不確定性，中國(guó)乃至全球經(jīng)濟(jì)下一步發(fā)展的主要?jiǎng)恿碓丛谀睦铮?/p>

科大訊飛董事長(zhǎng)劉慶峰在開幕式上分享了自己的見解。數(shù)字經(jīng)濟(jì)是全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的關(guān)鍵動(dòng)力，人工智能是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的核心引擎?？梢钥吹剑?021年全球47個(gè)國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)達(dá)15.6%，訊飛開放平臺(tái)AI調(diào)用量增加36%，多款應(yīng)用的AI調(diào)用量大幅增加。

開幕式上，中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉發(fā)表演講，分享了量子計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀并展望未來。

潘建偉表示，經(jīng)過科學(xué)家40多年的努力，目前已達(dá)到量子計(jì)算的第一階段。他期望通過10-15年的努力，在順利實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建通用的量子計(jì)算機(jī)。

“我們希望在未來5年實(shí)現(xiàn)量子糾纏，然后完成數(shù)百個(gè)乃至數(shù)千個(gè)量子比特的相干操縱，以解決量子化學(xué)、新材料設(shè)計(jì)和優(yōu)化算法里的一些問題。同時(shí)我們希望能夠通過10至15年的努力，實(shí)現(xiàn)在密碼分析和大數(shù)分解等方面的應(yīng)用?！?/p>

人類對(duì)計(jì)算能力的需求極速增長(zhǎng)

當(dāng)前，中國(guó)在量子技術(shù)方面有一定引領(lǐng)地位。潘建偉表示，量子信息已經(jīng)在信息科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)等各個(gè)方面，都起到了巨大的推動(dòng)作用。但是在發(fā)展的過程中，也面臨一些問題。

在現(xiàn)場(chǎng)，潘建偉分析了一組數(shù)據(jù)對(duì)比。

在1943年首臺(tái)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建后，每秒鐘大概能計(jì)算5000次。當(dāng)時(shí)IBM總裁預(yù)測(cè)，這樣強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)全球只需要5臺(tái)就足夠了。但到了2010年，智能手機(jī)每秒可以處理的計(jì)算達(dá)到15萬(wàn)億次。也就是說1943年的計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在每個(gè)人手上都有幾十億臺(tái)。

“從這個(gè)角度看，我們對(duì)數(shù)據(jù)的需求，對(duì)計(jì)算能力的需求是處于急速增長(zhǎng)中的?！?/p>

潘建偉表示，一般發(fā)展計(jì)算能力是用加強(qiáng)晶體管的集成度實(shí)現(xiàn)的。而根據(jù)摩爾定律，在單位面積上可集成的晶體管的數(shù)目每18個(gè)月就可以增長(zhǎng)一倍。目前的晶體管尺寸已經(jīng)達(dá)到4個(gè)納米，預(yù)計(jì)不到10年時(shí)間，就會(huì)達(dá)到亞納米尺寸。到了亞納米尺寸后，量子效應(yīng)就會(huì)開始發(fā)生作用。

這意味著什么？潘建偉做了一個(gè)形象的比喻：如果說要分解300萬(wàn)大數(shù)據(jù)，用目前萬(wàn)億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)大概需要15萬(wàn)年，用量子計(jì)算機(jī)只需要一秒鐘。

量子計(jì)算的能力為何這么強(qiáng)大？

潘建偉解釋稱，量子計(jì)算的能力隨著糾纏粒子的數(shù)目增加而指數(shù)增長(zhǎng)。在經(jīng)典世界里，手機(jī)和電腦中的比特處于0或1的狀態(tài)，但量子系統(tǒng)里就可以處于0+1，當(dāng)有50個(gè)比特，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)里，只能處于2的50次方個(gè)狀態(tài)中的某一個(gè)。到了量子世界，它就可以處于2的50次方種狀態(tài)的相干疊加。

前景聽起來如此光明，這樣的量子計(jì)算機(jī)什么時(shí)候能造出來？

潘建偉表示，其實(shí)量子計(jì)算的概念在上世紀(jì)80年代就被提出來，經(jīng)過科學(xué)家將近40多年的努力，才達(dá)到第一階段。因?yàn)檫@個(gè)路太長(zhǎng)，所以整個(gè)領(lǐng)域的專家把量子計(jì)算的發(fā)展分成三個(gè)階段。

第一個(gè)階段，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)50個(gè)粒子左右的相干操縱?！耙坏┻_(dá)到45個(gè)粒子，它的計(jì)算能力就跟目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)差不多。一旦達(dá)到100個(gè)粒子，它就是目前全球計(jì)算能力總和的100萬(wàn)倍?！迸私▊フf。

目前，在某些特定計(jì)算上，針對(duì)若干問題，比如玻色取樣組合優(yōu)化，計(jì)算能力能夠超過現(xiàn)在的超級(jí)計(jì)算機(jī)?！斑@已經(jīng)在這一兩年順利完成了?！迸私▊ネ嘎?。

希望10-15年構(gòu)建通用量子計(jì)算機(jī)

目前，科學(xué)家們正在量子計(jì)算領(lǐng)域做些什么？潘建偉表示，因?yàn)榱孔佑?jì)算特別容易出錯(cuò)，希望通過5-10年的努力，找到一種手段讓計(jì)算不發(fā)生錯(cuò)誤，這樣需要發(fā)展的手段便是量子糾錯(cuò)，能夠?qū)⒂?jì)算中發(fā)生的錯(cuò)誤消除。他正在做這樣一件事，并期望能夠用4-5年的時(shí)間完成。

他提到，在量子計(jì)算能夠順利完成糾錯(cuò)后，未來5-10年，能夠來操縱數(shù)百個(gè)乃至數(shù)千個(gè)量子比特，構(gòu)建專用的量子計(jì)算機(jī)，針對(duì)傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)無法解決的具有重大科學(xué)意義的物理問題、化學(xué)問題、醫(yī)藥問題。鑒于量子計(jì)算的優(yōu)越性，傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)光靠算法改進(jìn)幾乎不可能超越。

“那么通過10-15年的努力，在糾錯(cuò)順利完成的基礎(chǔ)之上，我們希望能夠來構(gòu)建通用的量子計(jì)算機(jī)?！?/p>

潘建偉表示，第一個(gè)宣稱實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性的是谷歌公司，而2021年中國(guó)研制的“祖沖之二號(hào)”量子計(jì)算優(yōu)越性，除了在讀出錯(cuò)誤率上稍微比谷歌差一點(diǎn)外，其他所有指標(biāo)都優(yōu)于谷歌。在求解隨機(jī)路線采樣問題上“祖沖之號(hào)”比目前的最優(yōu)經(jīng)典算法有10萬(wàn)倍的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。

此外，中科院團(tuán)隊(duì)利用最新的一種經(jīng)典計(jì)算算法——張量網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，打破了谷歌的量子計(jì)算優(yōu)越性。目前科大的團(tuán)隊(duì)正在用超級(jí)計(jì)算機(jī)驗(yàn)證張量網(wǎng)絡(luò)算法，一旦得到驗(yàn)證，則意味著谷歌的量子計(jì)算優(yōu)越性在目前最好的算法下并不完全成立。由此可見，經(jīng)典和量子計(jì)算之間的較量從未停過。

潘建偉將這形容成一個(gè)非常有趣的故事，或者說是一種游戲。但是在應(yīng)用上有很多實(shí)際的意義。例如制藥方面，化學(xué)反應(yīng)經(jīng)常會(huì)涉及到多個(gè)電子之間的相互作用。那么未來可以對(duì)一個(gè)包含幾十個(gè)多電子復(fù)雜體系的勢(shì)能面的精確信息進(jìn)行計(jì)算。

另外，對(duì)于量子計(jì)算硬件的發(fā)展趨勢(shì)，潘建偉表示，按照谷歌的計(jì)劃，到2029年、2030年時(shí)，大概可以達(dá)到100萬(wàn)個(gè)或者百萬(wàn)量級(jí)的量子比特的操縱。那么這個(gè)時(shí)候就有可能對(duì)大數(shù)分解進(jìn)行破解了。

“這個(gè)領(lǐng)域盡管離我們還稍稍有點(diǎn)遠(yuǎn)，但是已經(jīng)正在以非?？斓乃俣认蛭覀冏邅?。”他說道。

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