该如何抢占发展高地(第二次量子革命来临)

量子理论已有百年历史，它的发展触发了“第一次量子革命”。

当前，量子信息技术成为全世界瞩目的新兴战略技术焦点，点燃了“第二次量子革命”，可能对世界经济、社会进步和人类生活产生更为深刻的影响。

9月26日，2021中关村论坛“量子科技发展与未来论坛”于中关村国家自主创新示范区展示中心召开。论坛内容涵盖了量子计算、量子通信、量子精密测量等相关前沿方向的最新进展。

北京市副市长、北京量子信息科学研究院理事长靳伟，清华大学教授、北京量子信息科学研究院科研副院长龙桂鲁，中科院院士、中国科学技术大学教授郭光灿，澳大利亚悉尼科技大学杰出教授、中科院软件研究所学术副所长、清华大学特聘教授应明生，北京量子信息科学研究院首席科学家袁之良，在论坛上对量子科技的现状及面临的挑战做了深入探讨。

量子科技已成为大变局时代下的关键科技变量

“量子科技是全球国际科技前沿领域，是大变局时代的关键科技变量。”北京市副市长、北京量子信息科学研究院理事长靳伟表示，近年来，全球的量子科技发展突飞猛进，人垒的社会正在迎来以量子计算、量子通信、量子精密测量等技术为代表的第二次量子革命。

他透露，针对把量子信息率先作为北京科技创新中心建设的重要任务，政府方面已进行了相关布局，包括，前瞻布局了量子领域战略科技力量，支持建设新型研发机构；全面加速基础研究和核心的技术攻关，聚焦电子型的量子计算机和全球量子网络两大战略任务，推动了更多从0到1的科技突破；营造创新的生态，大力开展体制机制的创新，培养极具高水平的人才队伍，培育量子计算技术的产业生态和用户群体。

清华大学教授、北京量子信息科学研究院科研副院长龙桂鲁表示，量子科技是颠覆性的技术，它将会引领第二次量子革命和第四次的工业革命，会带来算力的增加，通信的安全还有感知能力的大幅度提高、跨越式的提升，它对材料和器件的能力有巨大的提升。世界各国都投入了大量的人力物力开展这方面的研究。

“它能满足国家的战略发展和经济发展的迫切需求。特别对北京来讲，它的意义更加重大。”龙桂鲁称，中关村是中国第一个国家自主创新的示范区，正在加快建设世界领先的科技园区，促进全球的科技创新。“北京的科研力量，是非常雄厚的。在量子科技方面已经取得了很大的成绩，比如说这次发布的长寿命超导量子比特还有工业级桌面激光还有去年发展的实用化量子机械通讯量机，这些都是代表。今后在北京的支持下，量子科技研发方面会不断实现突破，助力实现北京科技创新和发展量子科技产业，促进北京经济的发展。

量子计算逐渐走出实验室，加快量子计算发展循环生态应制定长期规划

“比如美国的IBM为例，IBM在2016年在全世界第一个在线平台建设成功，当时是5个量子比特，现在全世界已经有30多万人用它的平台来进行研究工作。”中科院院士、中国科学技术大学教授郭光灿表示，近年来量子计算发展非常迅速，正从实验室的基础研究走向企业的研发和应用过程中。

他指出，2019年IBM的第一台商用的量子计算机上市20个比特，2021年它已经拥有28台量子计算机，这些计算机已经有的到德国，有的到东京还有各大公司进行试用，它计划在2023年能做到1000多个量子比特，十年以后要到通用计算机做成。

反观国内公司2019年6量子比特在线平台，2020年做出第一台商用机24比特，计划在2025年做到1024比特的量子计算机，这是国内典型的发展路径。

针对如何加快量子计算发展循环生态的问题，郭光灿认为，要研判发展趋势、制定长期规划，应该以国家的某一个权威部门来组织专家准确分析量子计算的软硬件技术的研发和应用前景的趋势，来制定整体发展战略，明确近期中长期目标，分阶段投入考核，这样有个整体的发展规划，使得我国有目标地发展我们国内的量子计算机和它的应用。

同时，要重视合成组件，提升自主研发，共性的关键技术要突破，必须组织国内的能力分工来做，从此来提升器件和系统层面上自主研发和工程化集成的能力。补齐配套的短板，强化应用研究。

还要布局学科的建设，加强人才的培养。实际量子计算相关的学科专业强化培养，优化考核评价体制，激发创新创业的活力。“这样做能够使我们国家加快我们的计算机研发和应用的大循环，使得我们在这个领域竞争能够在国际上有我们强大的地位。“郭光灿说道。

未来十年会出现大量可扩展量子计算机硬件，专家：警惕量子计算的安全问题

澳大利亚悉尼科技大学杰出教授、中科院软件研究所学术副所长、清华大学特聘教授应明生表示，与现阶段的计算机相比，量子计算机在算力上更占优势，因此全世界各政府和行业都斥巨资来建立这种实用的量子计算机的硬件，“例如谷歌、IBM、中国科技大学还有其他研究机构，他们都已经有了小型的量子计算机的相关硬件。未来10到20年会出现大量的可扩展功能性的量子计算机硬件”。

他还指出，量子计算机必须结合量子硬件和量子软件来使用，要充分发挥量子计算的实力，仅靠量子硬件还远远不够。量子软件也将发挥重要的作用。

在大力发展量子科技背后，应明生提到，量子计算的安全问题值得注意，在量子计算前瞻、计算机科学应用的报告中，量子计算机都曾出现过相关的错误，因此可信量子软件堆栈对于量子计算的发展至关重要，“问题在于建立可信的量子软件的可能性有多大，我们可以回想早期传统计算机软件诞生时，大家对程序正确还没有精确的概念，但是现在量子计算刚刚起步，所以我们能在初始阶段建立可信软件堆栈，这样就有望降低未来量子计算行业的出错率”。

“现在大家的生活离不开网络，而且网络的安全运行也需要通信安全来进行保障。对于通信安全，我们需要利用一些加密技术来对信道进行加密。”北京量子信息科学研究院首席科学家袁之良表示，所谓的密码是通过工业的系统来产生密码，这种产生密码的安全性是基于数学问题的假设，假设这些数学问题不能很快被破解，但这种假设没有被证明。

袁之良称，在未来数学理论的发展或者是在量子计算机的发展，这种通讯安全可能会被破解，所以对目前工业系统信息的长期安全性并不能得到保证。所以在过去30年来世界各国都在大力发展新型的密钥生成技术，来保证未来的通讯网络可以进行安全通信。