以量子信息與量子計算為代表的量子科技發(fā)展具有重大科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值，將引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。近年來，在物理學(xué)、信息科學(xué)與工程學(xué)等多學(xué)科融合促進(jìn)之下，量子科技的基礎(chǔ)重大科研成果不斷涌現(xiàn)，在量子測量、器件和設(shè)備等體現(xiàn)出了強大的量子優(yōu)越性，展現(xiàn)出了解決新材料設(shè)計、生物藥物研發(fā)、通信金融安全等復(fù)雜科學(xué)與工程問題的巨大潛力。
9月9日，以“未來之光：量子計算和量子器件的科技創(chuàng)新”為主題的浦江創(chuàng)新論壇量子科技專題論壇在上海張江科學(xué)會堂舉行。10余位全球量子科技領(lǐng)域的頂尖專家、學(xué)者和企業(yè)代表，共同探討量子科技的前沿發(fā)展與未來應(yīng)用。上海市人民政府副秘書長尚玉英、科學(xué)技術(shù)部副司長傅小鋒致辭。市科技工作黨委書記徐楓、市科委副主任屈煒以及相關(guān)單位負(fù)責(zé)同志出席。論壇由華東師范大學(xué)、上海量子科學(xué)研究中心共同承辦。論壇開幕式由華東師范大學(xué)副校長施國躍主持。
尚玉英在致辭中表示，上海是我國量子信息技術(shù)的重要策源地和量子基礎(chǔ)設(shè)施布局的重鎮(zhèn)，一直以來高度重視量子科技的發(fā)展，支持開展量子前瞻性研究。上海將推進(jìn)量子科技發(fā)展放在國際科創(chuàng)中心建設(shè)的重要位置，不斷加強戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，目前已經(jīng)集聚培育了一批頂尖的量子科技科研團隊，建設(shè)了高水平的實驗室和科研平臺，在量子計算、量子通信、量子模擬、量子精密測量等領(lǐng)域取得了一系列重要成果。未來，上海將堅持前沿探索，深化基礎(chǔ)研究布局，強化高水平人才引育，持續(xù)推進(jìn)量子科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地建設(shè)。她希望通過此次論壇，匯聚全球量子科技領(lǐng)域的智慧和力量，共同探討量子科技的發(fā)展趨勢和未來方向，推動量子科技的創(chuàng)新與轉(zhuǎn)化。
傅小鋒指出，浦江創(chuàng)新論壇量子科技論壇及其主題內(nèi)容緊扣時代脈搏，是進(jìn)一步加強交流合作，推動量子科技創(chuàng)新發(fā)展的重要平臺。他希望通過本次論壇的舉辦，匯聚國內(nèi)外量子科技領(lǐng)域的頂尖專家和學(xué)者，共同探討量子科技的發(fā)展趨勢和前沿問題，為量子科技的發(fā)展提供智力支撐，推動量子的科技研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。科技部將一如既往支持量子科技的發(fā)展，加大對量子科技的投入，為量子科技的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。
論壇現(xiàn)場氣氛熱烈，與會嘉賓分享了他們在量子科技領(lǐng)域的最新研究成果和創(chuàng)新實踐。專家們深入剖析了量子計算、量子模擬、量子通信、量子精密測量等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢，為量子科技的未來發(fā)展指明了方向。
華東師范大學(xué)精密光譜科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室武海斌教授，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)上海研究院陸朝陽教授，匈牙利科學(xué)院院士、匈牙利HUN-REN Wigner物理學(xué)研究中心副主任Peter Domokos以及英國皇家學(xué)會院士、牛津大學(xué)教授、新加坡量子中心創(chuàng)始主任Artur Ekert分別主持了論壇。
量子信息
英國皇家學(xué)會院士、牛津大學(xué)教授、新加坡量子中心創(chuàng)始主任Artur Ekert探討了從好奇到安全的量子隨機性和量子密碼學(xué)的演變，以及貝爾不等式的違反如何挑戰(zhàn)經(jīng)典概率論并為量子通信提供安全保障。他指出，“值得信任的實體是安全通信的關(guān)鍵。”量子糾纏和量子密碼學(xué)的發(fā)展不僅驗證了量子力學(xué)的非經(jīng)典特性，還為信息安全提供了新的解決方案。“不論如何，科學(xué)是無止境的，在浩瀚無垠的量子物理、量子科學(xué)以及量子通信之中，我們需要豐厚的土壤進(jìn)行持續(xù)的研究和探索。”
“在量子計算和模擬領(lǐng)域，我們計劃在未來5年實現(xiàn)幾百到上千個量子比特相關(guān)操控，實現(xiàn)量子模擬研究高溫超導(dǎo)、量子相變等效應(yīng)；未來10-15年內(nèi)，有望將量子比特數(shù)量可以擴展至數(shù)萬個甚至幾十萬個，并在量子糾錯助力下實現(xiàn)通用量子計算的進(jìn)一步研究。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杰出講席教授、中國科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院院長潘建偉教授介紹了中國在量子信息研究領(lǐng)域的進(jìn)展，包括量子通信、量子計算與模擬、量子精密測量等，并討論了量子通信網(wǎng)絡(luò)的安全性挑戰(zhàn)和解決方案。潘建偉強調(diào)了量子信息科學(xué)在國家科技戰(zhàn)略中的重要性，并展示了中國在構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)、實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性以及量子精密測量技術(shù)方面的成就。
澳大利亞科學(xué)院院士、斯威本科技大學(xué)教授Peter Drummond 以高斯玻色采樣運算以及相干伊辛模型為例，深入探討了量子網(wǎng)絡(luò)是否能超越數(shù)字計算機的性能，并多次引用“九章”光量子計算機的研究成果，提出了在這些典型模型中驗證量子優(yōu)勢的方法。“在量子高斯玻色采樣運算中，九章三號有突出表現(xiàn)。”他還指出了利用量子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)量子優(yōu)勢的路線圖以及未來面臨的挑戰(zhàn)。
量子計算與量子模擬
“量子科技發(fā)展需要全球各國共同合作，研究機構(gòu)也要發(fā)揮自身主導(dǎo)作用來做量子科研。”加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)教授、勞倫斯伯克利國家實驗室材料科學(xué)部的教職科學(xué)家、加州量子計算挑戰(zhàn)研究院主任Dan Stamper-Kurn介紹了中性原子量子計算與量子模擬、腔量子電動力學(xué)、量子通信中的前沿成果，充分展示了超冷原子與光作為量子信息科學(xué)的核心支柱的源泉的作用。他強調(diào)量子科技的發(fā)展需要完整生態(tài)，量子科學(xué)是多學(xué)科的交叉融合，需要不同領(lǐng)域的人員共同參與。
德國科學(xué)院院士、慕尼黑大學(xué)教授、馬普量子光學(xué)研究所主任Immanuel Bloch在報告中回顧了二十年來量子模擬的技術(shù)進(jìn)展。他指出，數(shù)字式量子模擬和模擬式量子模擬已經(jīng)在原子、離子、超導(dǎo)電路、光子等多種技術(shù)平臺上實現(xiàn)，基于超冷中性原子的量子模擬可用于求解復(fù)雜的強關(guān)聯(lián)多體物理問題。他還展望了光鑷技術(shù)帶來的新特性，“光鑷技術(shù)的加入使得量子模擬在未來會擁有更強的可編程性與可擴展性，為數(shù)字、模擬、甚至混合量子計算平臺提供新的方向。”
韓國科學(xué)技術(shù)院教授、韓國物理學(xué)分會主任Jaewook Ahn在報告中探討了光鑷中原子的物理特性，以及如何通過光鑷控制原子的引導(dǎo)、加速和碰撞。“光鑷拋出和捕獲原子的過程就像棒球游戲，原子就是棒球，通過光鑷的引導(dǎo)在光腔中運動。如果出現(xiàn)彎球，則意味著出現(xiàn)了原子云團，可能會導(dǎo)致光鑷操作的不便。”他通過展示里德堡原子碰撞和原子飛行量子比特視角，提出這些技術(shù)將為中性原子量子計算與量子模擬領(lǐng)域提供新的量子比特操控手段。
匈牙利科學(xué)院院士、匈牙利HUN-REN Wigner物理學(xué)研究中心副主任Peter Domokos介紹了量子電動力學(xué)腔技術(shù)的特點，展示了利用該技術(shù)在原子和光子之間實現(xiàn)雙向量子信息傳輸?shù)膶嶒炦M(jìn)展，探討了在光學(xué)共振器中多體物理的潛力。在他看來，“原子和光子可以結(jié)合起來，最大化增強原子間的相互作用，這將對高效的量子信息傳輸和量子相變研究起到關(guān)鍵作用。”
量子器件與量子精密測量
清華大學(xué)教授、APS fellow尤力討論了利用量子糾纏提高測量精度的方法，包括線性和非線性干涉儀。他表示“多比特量子糾纏可以從無關(guān)聯(lián)經(jīng)典態(tài)通過相互作用演化產(chǎn)生。這樣的狀態(tài)下單個比特（粒子）的測量結(jié)果互相關(guān)聯(lián)，多粒子系綜平均的誤差有可能小于經(jīng)典極限或散粒噪聲，從而超越經(jīng)典精度極限，但甄別這樣的量子態(tài)非常困難。如果能夠相干的退出糾纏，將感知了待測量的終態(tài)演化為接近于經(jīng)典初態(tài)的分布，實現(xiàn)無噪聲信號放大可以得到更魯棒的量子增強精度。”此外，他還強調(diào)了量子糾纏在超越標(biāo)準(zhǔn)量子極限、提高測量精度方面的重要作用，并展示了在量子精密測量領(lǐng)域的最新研究成果。
中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)理論物理與信息科學(xué)交叉中心主任、北京大學(xué)講席教授謝心澄探討了拓?fù)浣^緣體和拓?fù)湎嘧兝碚摚貏e是拓?fù)浣^緣體在實現(xiàn)無耗散電子器件方面的潛力。“通過改進(jìn)拓?fù)淦骷脑O(shè)計，可降低甚至消除能量耗散。我們設(shè)計的拓?fù)浣^緣體擁有特殊的邊緣態(tài)，這里沒有任何電阻，像單通道高速公路一樣，所有運動物體根本不會相撞，有條不紊地進(jìn)行各方向的運動。”他指出，盡管拓?fù)浣^緣體提供了一種理論上無耗散的電子輸運方式，但在實際量子器件中能量耗散是普遍現(xiàn)象，通過設(shè)計特定的拓?fù)浣^緣體設(shè)計可以克服這些本體耗散。
加拿大量子谷創(chuàng)意實驗室首席科學(xué)家James Shaffer介紹了基于里德堡原子的射頻場傳感器，這些傳感器利用高度激發(fā)的原子作為天線，通過光學(xué)讀出進(jìn)行測量，展示了在射頻傳感領(lǐng)域的高精度和穩(wěn)定性。“里德伯原子傳感器在高精度量子傳感和成像技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用前景，我們現(xiàn)在正在將該技術(shù)由實驗室樣機推向工程樣機，并即將推向市場。”
在量子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊分享了中科創(chuàng)星在量子產(chǎn)業(yè)和量子投資方面的思考。他介紹，量子科技是當(dāng)今世界科技發(fā)展的最前沿領(lǐng)域之一，被視為未來科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵驅(qū)動力，對國家的科技進(jìn)步、經(jīng)濟發(fā)展和國家安全具有深遠(yuǎn)的影響。過去十年間，全球量子科技領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量和投融資規(guī)模經(jīng)歷了一輪爆發(fā)式增長。然而，國內(nèi)量子初創(chuàng)企業(yè)在成長過程中面臨的困境主要包括技術(shù)挑戰(zhàn)、商業(yè)化障礙、人才短缺、資金投入不足、產(chǎn)業(yè)鏈不完善等問題。米磊建議，應(yīng)加大對量子科技領(lǐng)域的資金支持，政府可以通過支持基礎(chǔ)研究、設(shè)立專項資金、提供稅收優(yōu)惠等方式，為量子初創(chuàng)企業(yè)提供資金支持。同時，鼓勵社會資本和風(fēng)險投資投入量子科技領(lǐng)域，形成多元化的資金支持體系。
本次量子科技專題論壇為全球量子科技領(lǐng)域的交流與合作搭建了一個重要平臺。通過本次論壇，與會者們不僅深入了解了量子科技的最新發(fā)展動態(tài)，還促進(jìn)了不同國家和地區(qū)之間的合作與交流。相信在各方的共同努力下，量子科技將為人類社會的發(fā)展帶來更多的創(chuàng)新和突破。
未來，浦江創(chuàng)新論壇將繼續(xù)關(guān)注量子科技等前沿領(lǐng)域的發(fā)展，為推動全球科技創(chuàng)新和合作做出更大的貢獻(xiàn)。
來源：上海科技
