大算力时代,量子计算下的产业革命|DBA未来产业系列

发布时间:2024-10-12 17:29

作为DBA课程全新推出的首场“未来产业系列”分享,9月21日上午,安徽省量子计算工程研究中心主任、中国科学技术大学博士、本源量子总经理张辉带来了一场主题为《从0到1,量子计算点燃新质革命》的精彩分享,深入浅出地为企业家学者们描摹量子计算的广阔前景、技术挑战及潜在商业价值。张辉博士以其深厚的技术底蕴和广博的行业洞察力,为同学们揭示了这一技术如何在未来产业中扮演关键角色,以及可能带来的颠覆性变革。

本源量子成立于2017年9月,是国内量子计算龙头企业。团队起源于中国科学院量子信息重点验室,由两位量子计算行业领军人物——中国科学院院士郭光灿、中科大教授郭国平领衔创立。

课堂分享开始前,长江DBA企业家学者们走进了本源量子,了解企业发展历程,直观地看到了一条科技创新与新质生产力的产业链, 切身体会到量子计算何以成为社会经济发展新引擎。

量子计算驱动新质革命:

从理论探索到前沿应用

当前,量子计算已成为被纳入国家前瞻布局的未来产业,正在快速形成新质生产力,在政策层面被寄予厚望。今年政府工作报告、连续数年的全国两会和中央经济工作会议中,均提及了量子计算。

“进入人工智能大模型等新兴技术时代,数据量呈爆炸式增长,而传统电子计算机的算力提升却受制于物理极限。”

张博士开篇点题,首先指出了量子计算产生的背景和必要性。

他解释道,量子计算利用量子力学中的叠加和纠缠效应,使得量子比特可以同时存在于0和1的叠加态,从而实现指数级的计算能力提升。作为更强力的算力工具,量子计算有望突破瓶颈,为人类社会带来颠覆性变革,其重要性不言而喻。

张辉博士用“开关”的比喻,生动形象地向大家解释了量子计算与传统计算的本质区别:传统计算机如同简单的开关,只有两种状态,而量子计算机则如同可以调节亮度的旋钮开关,能够在多种状态之间游走,这种量子叠加和量子纠缠的效应使得量子计算在信息处理上具有极高的价值。量子计算利用效应编码量子比特,实现指数级加速过程。

“2019年以前,人们都觉得量子计算还躺在书本上,存在于科幻片里。”电影《流浪地球》中的量子计算机550W就展示了量子计算在未来可能的应用场景,如军事、气象预测、数字孪生等。实际上,量子计算并非遥不可及,已经走进现实。张辉博士举例,谷歌在2019年实现“量子霸权”,可见量子计算机已取得的突破性进展。

中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”机群(孙超摄)

接着,张辉博士介绍了量子计算机的发展历程、中国企业所处阶段、与国际先进水平的比较。他指出了当前时间点,量子计算发展态势:

1. 呈白热化的国际竞争态势,世界强国纷纷加入“量子竞赛”。美国、欧盟、日本都在为量子计算投入巨资。

2. 从实验室快速步入工程化。企业纷纷投身量子计算领域,是因为其发展不仅依赖科学家研究,更需要工程师的参与,以将理论转化为实际产品,并不断提升技术水平;

3. 产业链相关企业发展迅猛,呈逐年增多态势。截至今年4月,全球量子计算产业链企业已突破500家。​​​​​​​

全球量子计算产业即将迎来巨大的市场规模。据波斯顿咨询报告数据,量子计算到2025年将投入实际应用,预计到2027年,全球市场规模可达约100亿美元,而到2035年将接近万亿美元。

张辉博士指出,量子计算在执行传统加减乘除等基础运算上并不具备优势,其速度远不及经典CPU。例如,一个简单的1+1=2的运算,经典计算机可能只需几步,而量子计算机可能需要百万次的测量。

因此,量子计算的发展方向是与经典计算融合,利用各自的优势。举例而言,谷歌研究的随机线路采样和波色采样问题,这些问题对于经典计算来说极其复杂,但对于量子计算机来说则不在话下。

中国量子计算崛起之路:

从科研实验室到企业实践的演进历程

1985年,费曼提出量子计算机概念;而80年代出生的张辉,基本完整地经历了中国量子计算发展历程。

张辉博士介绍,本源量子的发展历程是三代科学家的接力成果。自1998年钱学森支持郭光灿院士发展量子信息起,量子计算被视为信息领域的核武器;2004年,郭院士实验室成立QT组时,只有一张桌子、一把椅子,这就是中国量子计算的“初生”;2017年,本源量子成立,肩负起中美量子计算竞争的使命,至今已走过20年。

张辉博士回顾,2010年左右中国尚无量子计算企业,量子通信也才刚刚起步,早期量子专业的毕业生面临就业困境;直至近年,他们才有机会陆续回归“老本行”。

虽然中国在科技研究上处于国际第一梯队,但在工程化和工业基础等方面仍需努力。与此同时,IBM、谷歌等国际巨头在量子领域发展迅猛。这让本源量子意识到,核心技术是要不来、买不来、讨不来的,实验室里无法造出真正的量子计算机。因此他们决定,要请工程师们将实验室的量子计算技术转化到企业实践当中。

尽管起初被质疑初创公司难以担此重任,本源仍坚持自主研发,填补了中国量子计算从硬件到软件的空白。

“我们是国家量子计算的‘长子’,就像家里面的老大一样,不光要考虑自己的温饱问题,更重要的是告诉后来的兄弟姐妹,告诉我们的父母、国家:中国要自主造出量子计算机,任何一个部件都不能被人卡住。”成立之初,郭院士的话至今让张辉博士记忆犹新。

中国的量子计算也面临着种种挑战,如量子比特稳定性较差,需在极低温环境获得保护;硬件和软件生态系统尚未成熟;中国量子计算领域面临着来自海外的多重壁垒等。

面对重重难点,中国如何突围?自2018年起,中国建立起自己的量子计算产业联盟,现已涵盖100多家企业和高校,旨在推动国内量子计算发展。本源量子也将科普和传承精神落实在实际行动中。通过生动、有趣的科普方式,帮助前来展厅参观的中小学生们接受和理解电子、原子的运动规律,也在他们心中种下量子计算的种子。

大国,要有大算力

“大国要有大算力。工业革命时代,马力代表着国力;信息时代,算力代表着国力。”张辉博士认为,面对国际竞争,需要持开放态度,以促进技术进步和生态构建。他展望,金融、能源、生命科学、信息安全领域与量子计算结合,均有广阔的应用场景和发展空间。

张辉博士的分享不仅具备专业深度,同时饱含对国家和前沿科学的深情厚谊,深深打动了在场的企业家学者,大家从不同行业视角继续深挖提问,碰撞出思想火花。比如,量子计算对加密货币的影响、能耗问题、与人工智能的关系、缩小芯片技术差距等。

最后,张辉博士坦诚地指出中国量子计算虽已取得了巨大突破,但仍需努力,并强调了持续投入和人才培养的重要性。相信中国科学家代际传承和接力奋斗精神,将推动中国量子计算走向世界前列。

理解时代需求,塑造核心竞争力。通过此次DBA未来产业系列课程,同学们获得了对量子计算全局认识,窥见未来产业在国家战略中的关键作用。以前瞻的思维布局战略,帮助企业在大变局中洞察机遇、勇于创新、灵活调整,持续增强企业活力,成为未来市场的领航者。



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