未来算力终极形态或将是超级计算、智能计算与量子计算“三算融合”

责任编辑:shjiaz

作者:胡伊文

2024-08-01 15:25:44

摘自:红星新闻

量子计算是最关键的量子技术之一。今年全国两会,全国人大代表、中国科学院量子信息重点实验室副主任郭国平带来了一系列关于发展量子计算的建议。

随着人工智能的飞速发展,世界再一次看到算力的重要性。

从信息革命开始,计算逐渐成为人类最重要的能力之一。从上世纪80年代费曼提出将量子力学原理用于计算开始,量子计算就如人工智能一样,成为人类的科技梦想之一。

我国早早重视并投入量子技术这一未来战略性尖端产业。今年政府工作报告两次提到量子技术:人工智能、量子技术等前沿领域创新成果不断涌现;制定未来产业发展规划,开辟量子技术、生命科学等新赛道,创建一批未来产业先导区。

“十四五”规划和“2035年远景目标纲要”明确提出,要瞄准量子信息等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

▲全国人大代表、中国科学院量子信息重点实验室副主任郭国平

量子计算是最关键的量子技术之一。今年全国两会,全国人大代表、中国科学院量子信息重点实验室副主任郭国平带来了一系列关于发展量子计算的建议。2017年,他与团队创立了科研转化公司“本源量子”,开发国产自主量子计算机。这与他对发展量子计算的思考同步进行。全国两会期间,红星新闻专访郭国平,他聚焦量子计算等话题分享了他的思考。

回应“第二次量子革命进程”:

未来十年将是重要阶段

红星新闻:目前量子计算还无法实现通用能力,现在的量子计算能完成什么实用任务?

郭国平:当前,全球量子计算已经在一些高算力需求行业得到试点性应用,我举两个应用我们本源量子中国自主可控量子算力的案例。

量子计算+医疗数据。比如,乳腺癌传统诊断方法往往存在耗时长、精度不高等问题。相比传统方法,量子算力在特定情况下能够以指数级别提高数据处理速度,有助于实现对钼靶图像更精确、更高效的解析和判断。我们和蚌埠医学院就有这样的合作成果。

量子计算+移动通信。6G将面临更大规模业务优化、更大规模网络优化、更大规模信号处理和机器学习大模型训练等计算难题,经典计算与算法面临着巨大压力。本源量子已经和中国移动合作,去年7月,针对5G现网中基站大规模天线参数的优化问题,我们成功实现全国首例基于量子计算机真机的通信网络优化算法验证,初步结果满足预期要求。

▲资料图

红星新闻:麦肯锡预计,在2040年之前,能大规模运行的量子计算机可能都无法实现。你认为第二次量子革命进展如何?

郭国平:近来,以量子计算为代表的第二次量子革命正在兴起。未来十年将是量子计算技术进步、商用水平提升、产业合作格局进一步完善的重要阶段。量子计算构建起的新一代计算体系,在处理海量数据并行运算,以及模拟原子、分子演进方面具有得天独厚的优越性。从模拟复杂的物理系统到优化大规模的组合问题,从加速药物研发到提升信息安全,量子计算基于其强大的并行性和叠加性,有望为当前智能制造、金融分析、新材料研发、生物医疗、物联网等领域的商业格局带来革命性转变。

不过,量子计算距离实用化和产业化还有很长的路要走,从理论到实际应用,说起来简单,但要真正实现,中间需要跨越重重阻碍。

回应“买卡热”:

“三算融合”或是未来算力终极形态

红星新闻:随着人工智能技术的突破性进展,世界刮起“买卡热”,这使得算力的资源稀缺性更加凸显。你认为未来人工智能发展的算力突破的希望是否在于量子计算,为我们带来《流浪地球2》中的MOSS所展示的前景?

郭国平:我认为超级计算、智能计算与量子计算“三算融合”或将是未来算力的终极形态。三种算力互补,可以利用量子计算加速超算中的某些计算任务,从而提高超算的整体性能;可以利用智算来优化量子计算中的算法和参数,提高量子计算的效率和准确度。如果把普通计算机比喻成一把“步枪”,那么带有人工智能的智能算力就是一门“火炮”,而量子计算机就像是一枚“导弹”。未来,这三种类别的算力会是协同关系,而不是相互替代的关系。

我今年就建议加快“三算融合”科研立项,布局中国未来算力,对“三算融合”应用领域进行中长期战略规划、政策倾斜,加大资金投入和人才培育。当务之急是立刻启动国家级“量超融合”科研立项,支持在我国主要超算中心立刻试点部署中国自主量子计算机联机运行 。

回应“卡脖子”:

量子计算不能只靠几个科学家

红星新闻:为什么在国外,都是“大厂”做量子计算的排头兵?

郭国平:量子计算是一条崭新的科技赛道,也是一条艰辛的科研路,投入高、人才缺、周期长。国外传统科技巨头拥有长期的技术积累,不仅拥有大量的技术专家和资金,还有完善的研发体系和创新能力,在资源整合和产业链协同方面也具有优势,通过提前布局量子计算领域,可以抢占先机,在未来的市场竞争中占据有利地位。

▲2023年6月16日,第九届上交会,“天算1号”是国内首台模块化离子阱量子计算工程机。 图源/视觉中国

红星新闻:在量子计算真正发展起来之前,包括我国在内的各个国家就开始了提前部署,甚至欧美开始对我国“卡脖子”。在我国起步晚的情况下,你认为我国量子计算产业避免“走弯路”的关键在于什么?

郭国平:量子信息,包括量子计算、量子通讯和量子精密测量,所有关键性的、原理性的概念,都不是我们提出来的。而量子计算里面的测控系统,包括很多外围的东西,依然会用到传统的芯片元器件,在基础相对弱的情况下,会影响到量子计算本身的研发。

我们在观念思想上,仍存在产学“两张皮”的现象。量子计算绝对不是一个孤立的、只有几个科学家就能干成的事情。同时,如果没有人用的话,再好的东西也不会有生命力。当初就是为了不让我的团队停留在学校里面的单打独斗,我们创办了本源量子。

我们要抓住机遇。计算机刚出现的时候,国外愿意从性能低的开始试起;中国量子计算机的研发从一开始就要有构建生态体系的意识,需要多种不同学科、不同产业方向的融合协作。

红星新闻:对此你具体有哪些建议?

郭国平:我们要做的,比如在量子芯片自主化生产、量-超-智“三算融合”、量子金融安全、量子计算教育等方面建立中长期战略规划,加强政策倾斜、资金投入和人才培育等。支持以企业为创新主体对“卡脖子”关键核心技术和元器件攻关,打造安全可靠的量子计算生产制造链,突破量子处理器、稀释制冷机、低温器件等核心硬件攻关,推动实现量子计算软硬件本土化发展;支持量子计算操作系统、量子计算语言、编程框架、芯片设计工具等关键基础软件的研发,支持我国自主量子计算机算力出口,加大自主量子计算软硬件产品和服务在国内外市场的应用推广,培育壮大自主的量子计算软硬件产业和生态。

红星新闻记者 胡伊文 北京报道

编辑 张寻 责编 李彬彬

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