該如何搶佔發展高地「第二次量子革命來臨」

量子理論已有百年歷史，它的發展觸發了「第一次量子革命」。

當前，量子信息技術成為全世界矚目的新興戰略技術焦點，點燃了「第二次量子革命」，可能對世界經濟、社會進步和人類生活產生更為深刻的影響。

9月26日，2021中關村論壇「量子科技發展與未來論壇」於中關村國家自主創新示範區展示中心召開。論壇內容涵蓋了量子計算、量子通信、量子精密測量等相關前沿方向的最新進展。

北京市副市長、北京量子信息科學研究院理事長靳偉，清華大學教授、北京量子信息科學研究院科研副院長龍桂魯，中科院院士、中國科學技術大學教授郭光燦，澳大利亞悉尼科技大學傑出教授、中科院軟件研究所學術副所長、清華大學特聘教授應明生，北京量子信息科學研究院首席科學家袁之良，在論壇上對量子科技的現狀及面臨的挑戰做了深入探討。

量子科技已成為大變局時代下的關鍵科技變量

「量子科技是全球國際科技前沿領域，是大變局時代的關鍵科技變量。」北京市副市長、北京量子信息科學研究院理事長靳偉表示，近年來，全球的量子科技發展突飛猛進，人壘的社會正在迎來以量子計算、量子通信、量子精密測量等技術為代表的第二次量子革命。

他透露，針對把量子信息率先作為北京科技創新中心建設的重要任務，政府方面已進行了相關布局，包括，前瞻布局了量子領域戰略科技力量，支持建設新型研發機構；全面加速基礎研究和核心的技術攻關，聚焦電子型的量子計算機和全球量子網絡兩大戰略任務，推動了更多從0到1的科技突破；營造創新的生態，大力開展體制機制的創新，培養極具高水平的人才隊伍，培育量子計算技術的產業生態和用戶群體。

清華大學教授、北京量子信息科學研究院科研副院長龍桂魯表示，量子科技是顛覆性的技術，它將會引領第二次量子革命和第四次的工業革命，會帶來算力的增加，通信的安全還有感知能力的大幅度提高、跨越式的提升，它對材料和器件的能力有巨大的提升。世界各國都投入了大量的人力物力開展這方面的研究。

「它能滿足國家的戰略發展和經濟發展的迫切需求。特別對北京來講，它的意義更加重大。」龍桂魯稱，中關村是中國第一個國家自主創新的示範區，正在加快建設世界領先的科技園區，促進全球的科技創新。「北京的科研力量，是非常雄厚的。在量子科技方面已經取得了很大的成績，比如說這次發佈的長壽命超導量子比特還有工業級桌面激光還有去年發展的實用化量子機械通訊量機，這些都是代表。今後在北京的支持下，量子科技研發方面會不斷實現突破，助力實現北京科技創新和發展量子科技產業，促進北京經濟的發展。

量子計算逐漸走出實驗室，加快量子計算髮展循環生態應制定長期規劃

「比如美國的IBM為例，IBM在2016年在全世界第一個在線平台建設成功，當時是5個量子比特，現在全世界已經有30多萬人用它的平台來進行研究工作。」中科院院士、中國科學技術大學教授郭光燦表示，近年來量子計算髮展非常迅速，正從實驗室的基礎研究走向企業的研發和應用過程中。

他指出，2019年IBM的第一台商用的量子計算機上市20個比特，2021年它已經擁有28台量子計算機，這些計算機已經有的到德國，有的到東京還有各大公司進行試用，它計劃在2023年能做到1000多個量子比特，十年以後要到通用計算機做成。

反觀國內公司2019年6量子比特在線平台，2020年做出第一台商用機24比特，計劃在2025年做到1024比特的量子計算機，這是國內典型的發展路徑。

針對如何加快量子計算髮展循環生態的問題，郭光燦認為，要研判發展趨勢、制定長期規劃，應該以國家的某一個權威部門來組織專家準確分析量子計算的軟硬件技術的研發和應用前景的趨勢，來制定整體發展戰略，明確近期中長期目標，分階段投入考核，這樣有個整體的發展規劃，使得我國有目標地發展我們國內的量子計算機和它的應用。

同時，要重視合成組件，提升自主研發，共性的關鍵技術要突破，必須組織國內的能力分工來做，從此來提升器件和系統層面上自主研發和工程化集成的能力。補齊配套的短板，強化應用研究。

還要布局學科的建設，加強人才的培養。實際量子計算相關的學科專業強化培養，優化考核評價體制，激發創新創業的活力。「這樣做能夠使我們國家加快我們的計算機研發和應用的大循環，使得我們在這個領域競爭能夠在國際上有我們強大的地位。「郭光燦說道。

未來十年會出現大量可擴展量子計算機硬件，專家：警惕量子計算的安全問題

澳大利亞悉尼科技大學傑出教授、中科院軟件研究所學術副所長、清華大學特聘教授應明生表示，與現階段的計算機相比，量子計算機在算力上更佔優勢，因此全世界各政府和行業都斥巨資來建立這種實用的量子計算機的硬件，「例如谷歌、IBM、中國科技大學還有其他研究機構，他們都已經有了小型的量子計算機的相關硬件。未來10到20年會出現大量的可擴展功能性的量子計算機硬件」。

他還指出，量子計算機必須結合量子硬件和量子軟件來使用，要充分發揮量子計算的實力，僅靠量子硬件還遠遠不夠。量子軟件也將發揮重要的作用。

在大力發展量子科技背後，應明生提到，量子計算的安全問題值得注意，在量子計算前瞻、計算機科學應用的報告中，量子計算機都曾出現過相關的錯誤，因此可信量子軟件堆棧對於量子計算的發展至關重要，「問題在於建立可信的量子軟件的可能性有多大，我們可以回想早期傳統計算機軟件誕生時，大家對程序正確還沒有精確的概念，但是現在量子計算剛剛起步，所以我們能在初始階段建立可信軟件堆棧，這樣就有望降低未來量子計算行業的出錯率」。

「現在大家的生活離不開網絡，而且網絡的安全運行也需要通信安全來進行保障。對於通信安全，我們需要利用一些加密技術來對信道進行加密。」北京量子信息科學研究院首席科學家袁之良表示，所謂的密碼是通過工業的系統來產生密碼，這種產生密碼的安全性是基於數學問題的假設，假設這些數學問題不能很快被破解，但這種假設沒有被證明。

袁之良稱，在未來數學理論的發展或者是在量子計算機的發展，這種通訊安全可能會被破解，所以對目前工業系統信息的長期安全性並不能得到保證。所以在過去30年來世界各國都在大力發展新型的密鑰生成技術，來保證未來的通訊網絡可以進行安全通信。