大算力時代,量子計算下的產業革命|DBA未來產業系列
發布時間:2024-10-12 17:29
作為DBA課程全新推出的首場“未來產業系列”分享,9月21日上午,安徽省量子計算工程研究中心主任、中國科學技術大學博士、本源量子總經理張輝帶來了一場主題為《從0到1,量子計算點燃新質革命》的精彩分享,深入淺出地為企業家學者們描摹量子計算的廣闊前景、技術挑戰及潛在商業價值。張輝博士以其深厚的技術底蘊和廣博的行業洞察力,為同學們揭示了這一技術如何在未來產業中扮演關鍵角色,以及可能帶來的顛覆性變革。
本源量子成立于2017年9月,是國內量子計算龍頭企業。團隊起源于中國科學院量子信息重點驗室,由兩位量子計算行業領軍人物——中國科學院院士郭光燦、中科大教授郭國平領銜創立。
課堂分享開始前,長江DBA企業家學者們走進了本源量子,了解企業發展歷程,直觀地看到了一條科技創新與新質生產力的產業鏈, 切身體會到量子計算何以成為社會經濟發展新引擎。

量子計算驅動新質革命:
從理論探索到前沿應用

當前,量子計算已成為被納入國家前瞻布局的未來產業,正在快速形成新質生產力,在政策層面被寄予厚望。今年政府工作報告、連續數年的全國兩會和中央經濟工作會議中,均提及了量子計算。

“進入人工智能大模型等新興技術時代,數據量呈爆炸式增長,而傳統電子計算機的算力提升卻受制于物理極限。”
張博士開篇點題,首先指出了量子計算產生的背景和必要性。
他解釋道,量子計算利用量子力學中的疊加和糾纏效應,使得量子比特可以同時存在于0和1的疊加態,從而實現指數級的計算能力提升。作為更強力的算力工具,量子計算有望突破瓶頸,為人類社會帶來顛覆性變革,其重要性不言而喻。
張輝博士用“開關”的比喻,生動形象地向大家解釋了量子計算與傳統計算的本質區別:傳統計算機如同簡單的開關,只有兩種狀態,而量子計算機則如同可以調節亮度的旋鈕開關,能夠在多種狀態之間游走,這種量子疊加和量子糾纏的效應使得量子計算在信息處理上具有極高的價值。量子計算利用效應編碼量子比特,實現指數級加速過程。
“2019年以前,人們都覺得量子計算還躺在書本上,存在于科幻片里。”電影《流浪地球》中的量子計算機550W就展示了量子計算在未來可能的應用場景,如軍事、氣象預測、數字孿生等。實際上,量子計算并非遙不可及,已經走進現實。張輝博士舉例,谷歌在2019年實現“量子霸權”,可見量子計算機已取得的突破性進展。

中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”機群(孫超攝)
接著,張輝博士介紹了量子計算機的發展歷程、中國企業所處階段、與國際先進水平的比較。他指出了當前時間點,量子計算發展態勢:
1. 呈白熱化的國際競爭態勢,世界強國紛紛加入“量子競賽”。美國、歐盟、日本都在為量子計算投入巨資。
2. 從實驗室快速步入工程化。企業紛紛投身量子計算領域,是因為其發展不僅依賴科學家研究,更需要工程師的參與,以將理論轉化為實際產品,并不斷提升技術水平;
3. 產業鏈相關企業發展迅猛,呈逐年增多態勢。截至今年4月,全球量子計算產業鏈企業已突破500家。???????
全球量子計算產業即將迎來巨大的市場規模。據波斯頓咨詢報告數據,量子計算到2025年將投入實際應用,預計到2027年,全球市場規模可達約100億美元,而到2035年將接近萬億美元。




張輝博士指出,量子計算在執行傳統加減乘除等基礎運算上并不具備優勢,其速度遠不及經典CPU。例如,一個簡單的1+1=2的運算,經典計算機可能只需幾步,而量子計算機可能需要百萬次的測量。
因此,量子計算的發展方向是與經典計算融合,利用各自的優勢。舉例而言,谷歌研究的隨機線路采樣和波色采樣問題,這些問題對于經典計算來說極其復雜,但對于量子計算機來說則不在話下。

中國量子計算崛起之路:
從科研實驗室到企業實踐的演進歷程

1985年,費曼提出量子計算機概念;而80年代出生的張輝,基本完整地經歷了中國量子計算發展歷程。
張輝博士介紹,本源量子的發展歷程是三代科學家的接力成果。自1998年錢學森支持郭光燦院士發展量子信息起,量子計算被視為信息領域的核武器;2004年,郭院士實驗室成立QT組時,只有一張桌子、一把椅子,這就是中國量子計算的“初生”;2017年,本源量子成立,肩負起中美量子計算競爭的使命,至今已走過20年。
張輝博士回顧,2010年左右中國尚無量子計算企業,量子通信也才剛剛起步,早期量子專業的畢業生面臨就業困境;直至近年,他們才有機會陸續回歸“老本行”。

雖然中國在科技研究上處于國際第一梯隊,但在工程化和工業基礎等方面仍需努力。與此同時,IBM、谷歌等國際巨頭在量子領域發展迅猛。這讓本源量子意識到,核心技術是要不來、買不來、討不來的,實驗室里無法造出真正的量子計算機。因此他們決定,要請工程師們將實驗室的量子計算技術轉化到企業實踐當中。
盡管起初被質疑初創公司難以擔此重任,本源仍堅持自主研發,填補了中國量子計算從硬件到軟件的空白。
“我們是國家量子計算的‘長子’,就像家里面的老大一樣,不光要考慮自己的溫飽問題,更重要的是告訴后來的兄弟姐妹,告訴我們的父母、國家:中國要自主造出量子計算機,任何一個部件都不能被人卡住。”成立之初,郭院士的話至今讓張輝博士記憶猶新。
中國的量子計算也面臨著種種挑戰,如量子比特穩定性較差,需在極低溫環境獲得保護;硬件和軟件生態系統尚未成熟;中國量子計算領域面臨著來自海外的多重壁壘等。
面對重重難點,中國如何突圍?自2018年起,中國建立起自己的量子計算產業聯盟,現已涵蓋100多家企業和高校,旨在推動國內量子計算發展。本源量子也將科普和傳承精神落實在實際行動中。通過生動、有趣的科普方式,幫助前來展廳參觀的中小學生們接受和理解電子、原子的運動規律,也在他們心中種下量子計算的種子。

大國,要有大算力


“大國要有大算力。工業革命時代,馬力代表著國力;信息時代,算力代表著國力。”張輝博士認為,面對國際競爭,需要持開放態度,以促進技術進步和生態構建。他展望,金融、能源、生命科學、信息安全領域與量子計算結合,均有廣闊的應用場景和發展空間。
張輝博士的分享不僅具備專業深度,同時飽含對國家和前沿科學的深情厚誼,深深打動了在場的企業家學者,大家從不同行業視角繼續深挖提問,碰撞出思想火花。比如,量子計算對加密貨幣的影響、能耗問題、與人工智能的關系、縮小芯片技術差距等。
最后,張輝博士坦誠地指出中國量子計算雖已取得了巨大突破,但仍需努力,并強調了持續投入和人才培養的重要性。相信中國科學家代際傳承和接力奮斗精神,將推動中國量子計算走向世界前列。
理解時代需求,塑造核心競爭力。通過此次DBA未來產業系列課程,同學們獲得了對量子計算全局認識,窺見未來產業在國家戰略中的關鍵作用。以前瞻的思維布局戰略,幫助企業在大變局中洞察機遇、勇于創新、靈活調整,持續增強企業活力,成為未來市場的領航者。