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探索量子科学,我们去了哪里?

日期:2020-06-14 17:03:15;来源:文章来源于网络

上海交通大学金先民教授(右二)指导学生对光量子芯片的制备进行研究。

半个月谈记者盖伯明

普朗克、爱因斯坦、波尔、海森堡、费米、薛定谔。20世纪科学界许多最杰出的人都被量子这个概念迷住了。为什么?

2019年年底,谷歌宣布,它的量子计算机只需200秒钟就能完成一台传统超级计算机耗时一万年的操作,声称它已经实现了量子霸权。这种霸权有多强大?

所有这些都与量子科学的革命性潜力有着千丝万缕的联系。站在20世纪20年代的门槛上,我们怎么能想象量子科学的未来趋势,以及中国在这里应该如何运作?带着这些问题,这位半月刊的记者采访了腾讯量子实验室主任张胜宇,听他解释量子科学的风声和雷鸣。

量子科学,为什么要让世界惊讶?

学科学的学生几乎听过一句名言:如果你第一次接触量子力学而不感到惊讶,你就不能理解它。事实上,量子力学并不局限于量子力学,作为20世纪科学探索中最辉煌的遗产之一,今天方兴未艾的整个量子科学领域都在不断地测试人类智商的上限。

量子通信和基于量子力学理论的量子计算被认为是信息技术领域量子科学的两个前沿,引起了人们的关注,其中,量子计算作为量子霸权和量子优势等一系列令人兴奋的术语,已成为当今国际科学界最具吸引力的研究热点之一。

张胜宇告诉这位半月报记者,量子计算的雄心在于人类计算能力的根本飞跃,因此被认为具有颠覆性影响的潜力。它以量子比特为基本单元,通过量子态的受控演化来实现数据的存储和计算。它具有巨大的信息携带能力和超并行处理能力,这是经典计算无法比拟的。尽管量子计算在世界各地仍处于起步阶段,但谷歌(Google)和IBM等新旧科技巨头在研究和开发上投入了大量资金,并在过去的2019年取得了实际突破。

我们真的即将迎来量子科学的时代吗?

量子科学,小心地说使用

科幻电影设想了量子科学的各种应用来改变世界:超视距的物质传输、多维空间旅行、绝对保密的量子通信。让观众总是感到惊讶。

这些场景还离我们很远吗?很远。事实上,大多数科学家都不愿意盲目乐观,他们的共识是,现在谈论商业应用还为时过早。但是,就像晶体管在经典计算机发展史上的意外到来一样,科学和技术的新进步有时会以令人惊讶的形式出现,张说,在接下来的五年里,我们可能会看到一个颠覆性的突破。

量子科学是建立在不确定性的基础上的,探索量子科学整天面临的不确定性是这个领域最吸引张胜宇及其同事的方面。然而,不确定性也给他们带来了实验室以外的麻烦:所谓的量子产业正在悄然崛起,正与科学家争夺公众的关注。

张胜宇呼吁我们消除对科学普及的怀疑,而不是毫无根据的炒作。各种风包装为风口,实际上是误导那些对量子感兴趣的人。

量子科学,中国是什么?

中国离量子科学研究还有多远?张胜宇直截了当地说,差距仍然很明显:这一差距短期内无法弥补,技术积累、人才培养、科研氛围等方面都存在缺陷。但在量子通信等具体领域,中国已经在世界前列进行了探索,这是希望所在的亮点。

现在争取中国量子科学进入平行时代最重要的是什么?许多科学家说他们想要合并。一方面,通过跨学科培养模式积累人才,不仅是科学家的问题,也是产业的支持;另一方面,通过合作探索跨学科人才交叉研究的机制,不仅是科学家的问题,也是工业界的支持。

让张胜宇感到欣慰的是,国内机构正朝着这个方向努力,比如腾讯新成立的量子实验室。作为互联网公司量子科学关键平台布局的代表,实验室的开放性给实验室留下了深刻印象。这就是他选择加入的原因。

作为一门基础科学,量子科学的发展不可能一蹴而就。我们应该提前安排,长期投资。在这个过程中,我特别希望能把一线从业者和中青年学者聚集在一起,在密切的交流与合作中创造一个开放而潜在的生态系统,张说。

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