11月18日，在第五屆世界聲博會暨2022科大訊飛1024全球開發(fā)者節(jié)開幕式上，中國科學(xué)院院士潘建偉分享了關(guān)于量子計算未來15年的發(fā)展?jié)摿εc計劃，“我們希望在未來5年實現(xiàn)量子糾纏，然后完成數(shù)百個乃至數(shù)千個量子比特的相干操縱，以解決量子化學(xué)、新材料設(shè)計和優(yōu)化算法里的一些問題。同時我們希望能夠通過10至15年的努力，實現(xiàn)在密碼分析和大數(shù)分解等方面的應(yīng)用。”
在現(xiàn)場，潘建偉分析了一組數(shù)據(jù)對比。在1943年首臺計算機創(chuàng)建后，每秒鐘大概能計算5000次。當(dāng)時IBM的總裁預(yù)測，這樣強大的計算機全球只需要5臺就足夠了。但到了2010年，智能手機每秒可以處理的計算達(dá)到15萬億次。也就是說1943年的計算機，現(xiàn)在每個人手上都有幾十億臺。
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“從這個角度來看，我們對數(shù)據(jù)的需求，對計算能力的需求是處于急速增長中的。”潘建偉說，發(fā)展計算能力一般是通過加強晶體管的集成度，目前晶體管的尺寸已經(jīng)達(dá)到4個納米，在未來不到10年的時間里，它可能就會達(dá)到亞納米尺寸。這個時候量子效應(yīng)就會開始發(fā)生作用。
這意味著什么？潘建偉做了一個形象的比喻：如果說要分解300萬大數(shù)據(jù)，用目前萬億次的經(jīng)典計算機大概需要15萬年，用量子計算機只需要一秒鐘。
量子計算為什么這么強大？潘建偉解釋說，量子計算的能力隨著糾纏粒子的數(shù)目增加而指數(shù)增長。在經(jīng)典世界里，手機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個比特，在傳統(tǒng)計算機里，只能處于2的50次方個狀態(tài)中的某一個。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。
前景聽起來非常光明，這樣的量子計算機什么時候能造出來？
潘建偉說道，其實量子計算的概念在上世紀(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)到了第一階段。因為這個路太長，所以整個領(lǐng)域的專家把量子計算的發(fā)展分成三個階段。
第一個階段，目標(biāo)是實現(xiàn)50個粒子左右的相干操縱。“一旦達(dá)到45個粒子，它的計算能力就跟目前世界上最快的超級計算機差不多。一旦達(dá)到100個粒子，它就是目前全球計算能力總和的100萬倍。”潘建偉說。
目前，在某些特定計算上，針對若干問題，比如玻色取樣組合優(yōu)化，計算能力能夠超過現(xiàn)在的超級計算機。“這已經(jīng)在這一兩年順利完成了。”潘建偉說。
那科學(xué)家目前在做什么？因為量子計算特別容易出錯，所以必須找到某種手段讓計算過程中不發(fā)生錯誤，這個手段就是量子糾纏，能確保計算中發(fā)生的錯誤在計算過程中消除。潘建偉目前正在做的就是這件事，他和他的團(tuán)隊希望能夠通過4至5年的時間完成。
在完成這個目標(biāo)之后，如果能夠操縱數(shù)百個乃至數(shù)千個量子比特，就可以構(gòu)建專用量子計算機，這在某些方面具有重大的科學(xué)意義，即解決目前超級計算機完全沒辦法求解的物理問題、化學(xué)問題、醫(yī)學(xué)問題。潘建偉繼續(xù)說道，“通過10至15年的努力，我們在糾錯順利完成的基礎(chǔ)之上，希望能夠構(gòu)建通用量子計算機。”
在演講的最后，潘建偉總結(jié)稱，“未來盡管離我們還稍稍有點遠(yuǎn)，但正在以非?？斓乃俣认蛭覀冏邅?。”
