【量子信息】郭國平:「造出中國自己的量子計算機」

2021-02-23 知領

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10月,智慧財產權產業媒體IPRdaily與incoPat創新指數研究中心聯合發布了「全球量子計算技術發明專利排行榜(TOP20)」,合肥本源量子計算科技有限責任公司(以下簡稱本源量子)以77件專利躋身全球第七,也是國內唯一進入前十的量子計算公司。

日前,本源量子在公司成立三周年之際,正式發布悟源超導6比特量子計算機,同步接入本源量子計算雲平臺,對全球用戶開放使用。

為什麼在當年選擇冷門的量子計算,並創辦本源量子?創業的最終目的是什麼?……帶著這些問題,記者採訪了本源量子創始人、中國科學技術大學(以下簡稱中國科大)教授郭國平,請他來談談從教授到創業者的心路歷程。

記者你從1998年開始接觸量子技術,當年這還是一個冷門學科,請問是什麼讓你堅定地走到今天的?

郭國平:1998年,我正在讀大二,當時量子光學、量子信息等在中國剛剛興起,跟國際前沿相比有差距但並不大。

當年,我還很幸運地接觸到國內量子信息學專家郭光燦帶領的量子研究團隊,進而了解到量子信息領域最前沿技術。

2005年,憑藉量子通信方面的科研成果,我獲得中科院院長特別獎,同年取得中國科大博士學位,並留校工作。

隨後,我做出了一個別人都認為「很傻」的決定,放棄已經做出成果的量子通信,改做量子計算。

當時的量子計算在國內的研究基礎近乎空白,與先發國家差距巨大,而且研究不僅費錢,還難以出論文。儘管如此,令我做出決定的重要原因是,量子計算對國家太重要了。

由於量子計算機是一個系統工程,從晶片設計到納米加工、檢測、數據分析、軟體編程,涉及物理、微電子、機械、軟體等多個學科,大多需要從頭幹起。

於是在導師郭光燦院士的支持下,從2005年開始,我建立了國內首個半導體量子晶片研究組,並部署半導體量子晶片研究平臺。

即使科技發展到今天,我們在量子計算領域可能還存在5年窗口期。但是,如果當年我們不做部署,我們的量子計算與國際同行的差距更大,也許會徹底落後。

記者目前,國內外從事量子計算的同行之間競爭是否激烈?本源量子如何應對競爭?

郭國平:2019~2020年間,國際上量子計算的發展可謂「一日千裡」,前有霍尼韋爾力挑72位離子阱量子計算機,後有IBM不甘示弱公布千萬量子比特路線圖,全世界量子計算同行之間的競爭異常激烈。

相比較而言,中國的量子計算公司則「低調」「冷靜」得多。

雖然對普通人而言,量子計算機在短期內還不能發揮出巨大的效用,但本源超導量子計算機的發布,對於國內專業從事量子計算研究、關聯性量子計算研究的高等院校、研究所等人群來說是重大利好,他們可以隨時使用穩定、可靠的量子計算機完成自己的量子計算學術研究,發布自己的研究成果,並且短期內不用擔心「技術封鎖」、無真實量子計算機可用。

記者從實驗室到企業,對你來說最大的變化是什麼? 

郭國平:聽說我要創業,很多人都反對,他們認為我應該繼續做科研。我經常對學生說這樣一句話,為國家去攻關,這是我們中國科大人奮鬥的目標。

記者創業過程中遇到的最大困難是什麼?

郭國平:說實話,本源量子不是一個真正意義上的公司,我們捐贈了量子學習機,是因為我們希望推進量子計算教育、推進工程化和產業化發展。

本源量子在發展過程中也遇到了一些困難,其中最大的困難是,在量子計算領域,中國不能只有一兩家公司來做,還需要方方面面聯動起來。

舉例來說,去年空客公司向全球發起量子計算挑戰賽,全球有36支隊伍參賽,我們選擇了最難解決的一個問題——用流體動力學設計機翼翅膀,使飛機飛得更好、更快。

我們是唯一 一個進入這個項目的中國企業。後來有一家中國企業前來詢問:「你們給空客做的東西,能不能拿給我們先試用一下?」

我說:「我們只是做了一個算法的開發,目前還沒有一個計算器能在速度上實現這個設計,因為這樣的計算器還在研製過程中。」再後來就沒有下文了。

這從側面反映了一個問題,空客公司為量子計算投入了大量的資金,就是瞄準未來發力,而不是等著別人做出來,再買下來。

記者:2017年你創辦本源量子,在你近20年的科研生涯中,創業的念頭從什麼何時候開始萌生?你覺得當年創業的時機是否成熟?

郭國平:2015年以後,國外一些大公司如IBM、谷歌等開始介入量子計算領域,它們有非常強大的攻關協作團隊,使得量子計算技術的發展速度呈指數級上升,特別是近兩年,可謂是技術、產業雙指數級上升,而我們團隊還停留在學校裡面的單打獨鬥。

我們早期畢業的博士生可以說畢業即失業,因為國內沒有做量子計算的對口公司。

我們當年創辦本源量子的第一個目的是為了讓畢業生可以繼續投入到量子計算的攻關中去,讓我國在量子計算的研究力量得到積累。

本源量子提供了這樣一個平臺,讓博士畢業生們5年積累的技術不至於丟掉,同時還能夠招募量子以外的各種工程技術人員,形成一個聯合的攻關團隊。這也是本源量子創辦的第二個目的。

記者作為一個科研人員和企業創始人,你認為量子技術從科研到產業化的條件和環境是否已經健全?如果沒有,還缺少什麼?

郭國平:量子計算的研究路線目前尚未收斂,有人會質疑通用的量子計算機造不出來。要造不出來大家都造不出來;如果能造出來,我們希望有儘可能大的發言權,不要被別人落得太遠。

今天,量子計算這個戰略高地給中國的時間不會太多,量子計算機的研發,需要多種不同學科、不同產業方向的融合協作,全社會的共同努力,必須儘快進行合理的部署。

同時,我們還要吸取傳統計算機的發展教訓,中國量子計算機的研發從一開始就要有構建生態體系的意識。

理想模式應該是政府牽頭引導、企業為主攻關、科研院所參加、資方輔助監督、市場檢查評價。

記者你一直在強調生態體系。

郭國平:是的。其實量子計算與傳統計算機的應用過程一樣,只有越來越多不同行業的企業加入研發,才能讓量子計算有更多應用場景,極大地推動量子計算機的研製效率。

基於這一初衷,我們牽頭構建了量子計算產業聯盟,致力於建立和拓展量子計算產業生態圈,推動量子計算產業化發展。

當前,本源量子團隊的最高目標就是造出並讓國人用上中國自己的量子計算機。這也是我們這個團隊的最重要的使命。

記者本源量子成立至今,是否按照當初的設想和預期發展?請談談還有哪些計劃和目標有待實現?

郭國平:今年9月,本源量子發布了自主研發的超導量子計算雲平臺——悟源,這對我們團隊來說是一個階段性的進展。

雖然這個平臺現在還沒辦法解決大的問題,但它是基於按照量子力學規律運行的量子處理器而開發的,是地地道道的量子器件。

就像郭光燦院士曾說的,「本源量子通過建立雲平臺,可以滿足人們對量子計算『嘗嘗鮮』的需要——這是很初步的但很重要的一步,未來有可能向實用化這條路走出的第一步」。

當然,量子計算是一場持久戰,目前只是萬裡長徵走了一小步,還有很多問題有待突破和解決,我們能做的就是踏實耕耘,莫問前程,努力推進量子計算領域的科技研發。

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