科創院士談 | 俞大鵬：量子科技需要政府和頭部企業合力投入

完善量子科技等戰略性產業發展政策和治理體系，已寫入黨的二十屆三中全會決定。中國科學院院士、深圳國際量子研究院院長俞大鵬日前在一次演講中提出，發展量子科技需要政府和頭部企業合力投入。

8月29日，俞大鵬應邀在深圳創新發展研究院作“量子計算技術前沿與產業發展趨勢”演講。他首先從宏觀和微觀兩個層面介紹了量子力學的重要意義。他指出，量子力學是宇宙運行規律最底層的科學，因爲宇宙萬物都是由“電子、光子、夸克和膠子”四種宇宙基本粒子，在“強力、弱力、電磁力和引力”四種相互作用力作用下構成的，萬物皆可量子。

“當人類仰望天空、探索遙遠的宇宙，就產生了牛頓力學等宏觀科學；當人類窺視自我，往微觀世界去探索‘我們是誰、從哪裡來、組成我們自身的微觀粒子是否也滿足宏觀牛頓定律’等，就產生了量子力學。” 俞大鵬說。

今天，量子力學已經被廣泛應用於日常生活的方方面面，量子力學迄今最大、最成功的應用，就是基於固體能帶論的現代電子信息技術和數字信息技術。第一次量子技術革命支撐了包括原子能、激光、核磁成像、互聯網等現代技術，成就了全球每年萬億元產值的電子信息技術工業體系。

第一次量子技術革命有這麼多成功的應用，爲什麼還要大力發展以量子計算爲代表的第二次量子技術革命？對此，俞大鵬認爲有三方面驅動因素。第一是量子力學本身需要不斷髮展、加深理解和認識。第二是需求驅動。現在正處在數字經濟時代，人工智能也好，元宇宙也罷，算力決定一切、算力定義一切。但是，基於摩爾定律的傳統芯片走到了頭，電子計算機的算力也因此發展到了天花板，然而無序大規模數據卻正以每兩年翻一番的速度增長，數字時代呼喚一種智能的顛覆性算力。第三是人類對微觀世界的操控能力達到了新的高度，現在能夠做以前想都不敢想的事情。

正是數字時代的算力需求把還處在前期的量子計算推到了臺前。人們希望充分利用量子疊加、量子糾纏、量子干涉等特性，來製造出超越經典電子計算機的新型計算機，實現算力指數加速、解決經典計算機無法解決的難題。

在這方面，中國在全球範圍內頗有建樹。去年10月，由中國科學院量子信息與量子科技創新研究院潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團隊與中國科學院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作，成功構建了255個光子的量子計算原型機“九章三號”，再度刷新了光量子信息的技術水平和量子計算優越性的世界紀錄。

根據公開正式發表的最優經典精確採樣算法，“九章三號”處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號”提升一百萬倍。“九章三號”在百萬分之一秒時間內所處理的最高複雜度的樣本，需要當前最強的超級計算機“前沿”花費超過二百億年的時間。

“目前量子計算機已經過了優越性展示，處在從專業量子計算機到通用量子計算機的階段。”俞大鵬說，但這個階段還面臨許多挑戰，包括研發與製造如何做到更好地分工合作等。

2016年，俞大鵬主導創辦了深圳國際量子研究院，該機構已成爲國家實驗室的一部分。5年下來，深圳國際量子研究院已取得豐碩的成果。例如，自主研發低溫低噪聲放大器等超導量子計算相關的電子學關鍵全鏈條技術，實現了國產替代；聯合國內優勢單位研製成功電子束刻蝕機，在量子器件與量子芯片研發加工領域實現重大突圍；“玻色編碼糾錯延長量子比特壽命”成果入選“2023年中國科學十大進展”。

“深圳的夏天挺熱的，在實驗室待着最舒服，深圳真是幹活的好地方。” 俞大鵬笑言。

目前，量子計算比夏天的天氣還熱，但在俞大鵬看來，路阻且遠，他希望外界不要捧殺，也不要棒殺。根據他的體會，在中國發展量子科技，根本的保證是政府投入，同時，也需要頭部大企業發力。 “我們需要不斷加強人才儲備，努力打造量子信息技術生態鏈，讓科學家去做科學家的事情，企業做好企業的事情。只有每個人把自己的工作做到極致、做成藝術品，我們纔有可能在量子計算領域勝出。” 俞大鵬說。