「光华+ 启新讲堂01」俞大鹏:量子计算赋能第四次工业革命
4月14日晚,「光华+ 启新讲堂」第1期在光华管理学院深圳教学中心举办。中国科学院院士、深圳国际量子研究院院长俞大鹏院士以“量子计算赋能第四次工业革命”为主题,为百余名校友及社会来宾带来一场深入浅出、洞悉趋势的精彩讲座。
2020年10月16日,中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调,要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋。近年来,量子科技发展突飞猛进,成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。
本次讲座中,俞院士从量子力学的建立、应用、关注驱动力、国内发展现状等方面进行深度解析,并与各位来宾交流答疑。本次讲座由光华管理学院分院事务办公室陈晚宜老师主持。
量子力学是什么:一个微观世界体系
无论是以万有引力为代表的经典力学,还是目前大家非常关注的量子力学,都是我们人类对自然无限探索的结果。当人类仰望天空探索遥远的宇宙,就产生了牛顿力学;当人类窥视自我往微观世界去探索我们是谁、从哪里来、组成我们自身的微观粒子是否也满足宏观牛顿定律,结果就产生了量子力学。换言之,正如经典力学描述了宏观世界中的运动规律,量子力学则描述了微观世界的运动规律,二者相辅相成。
基于量子力学,人类现已发现:宇宙存在四种基本粒子:电子、光子、夸克、胶子,宇宙同时还存在四种基本作用力:强力、弱力、电磁力和引力。这四种基本粒子通过四种相互作用力,就像老子在《道德经》所说的“道生一、一生二、二生三、三生万物”那样,这四种基本粒子通过四种相互作用力,产生了宇宙中所有的一切。
量子力学绝不是“时髦”的东西
量子力学迄今最典型、最成功的应用就是导体、半导体、绝缘体、微电子、集成电路、互联网等。它成就了第一次量子技术革命所支撑的现代电子信息技术和数字信息技术,成就了现在全球每年万亿计美元产值的电子信息产品和商品。这就是第一次量子革命,它是在原子层次被动的利用物质规律的。
目前,量子科技面临着极限技术挑战。各种各样的技术路线,如超导、离子阱、硅量子点、拓扑量子计算等都有各自的优势,同时其各自的难点、挑战也十分明显。在尚未明确最终哪一种技术路线将“胜出”的情况下,我们要做的就是全面布局,这也是第二次量子技术革命的核心:在量子态层面主动操控微观世界。
当代关注量子技术的三大驱动力
第一个驱动力是量子科学本身就需要不断发展。“量子纠缠”这一概念曾不被爱因斯坦接受,但实验最终证明量子纠缠是真实存在的。2022年诺贝尔奖颁给了量子纠缠的三位先驱,他们不仅证明量子纠缠的存在,还进一步把量子纠缠现象推向应用,证明量子纠缠可被用于量子通信和量子计算。我国“墨子号”量子科学卫星后来也再次验证了在上千公里之外量子纠缠也是存在的。
第二个驱动力是需求。当今无论是数字经济还是数字时代、无论是元宇宙还是人工智能,算力决定一切。我们今天的超算、芯片等的算力已经到达天花板,而另一方面,现在的大数据每两年翻一番,对算力的需求越来越大、要求越来越高。因此,正是信息时代在呼唤颠覆性的智能技术来处理大规模的、无序的数据。
第三个驱动力是人类对微观世界的精确操控能力达到新高度。我们对原子、光子等微观粒子能够进行精准地操控,量子体系的相干寿命跟十几年前比大幅度提升,已经从纳秒量级提高到微秒、毫秒、秒、分钟、小时甚至天这样的量级。
量子计算机能够展示出远比经典数字计算机强大的算力。这是为什么全世界都对量子计算如此关注和痴迷的根本原因。
我国量子计算的发展现状与前景
现在,国内外都在硬件、芯片加工、软件算法、工业应用等量子信息技术全生态链领域进行布局。世界经济论坛近年提到,未来量子科技可能会给世界方方面面带来的一些巨大的变革。然而,目前量子计算还不能马上产生重大的应用,因为它能产生的破坏力非常大。此外,量子芯片也在高速的发展,如2019年的“量子霸权”、2021年的“九章”、“祖冲之”等。
量子科技已成为我国优先发展战略,但我们面临的一系列内忧外患也不可忽视,如对外交流中的技术封锁等,以及内部发展中出现的源头创新匮乏、跟班式研究、重复建设、恶性竞争等问题。对此,俞院士提出了自己的建议:加强原始创新,追求极致、注重应用、夯实基础、储备人才、培育产业生态、加强科普等。
主题讲座结束后,现场来宾对俞院士丰富饱满、启人深思的内容报以热烈且持久的掌声。来宾们积极提问,俞院士热情耐心地解答了来宾们关于核聚变与量子的关系、脑科学与量子在计算层面的相似性、量子计算对比特币产业的利弊等方面的问题。
本次讲座持续近2小时,干货十足,交流活跃。俞院士将“量子计算”这专业度极高的概念与数字经济、人工智能等最新最热趋势深度结合剖析,让来宾们在进一步理解量子计算的同时,对量子计算、量子芯片在实践中的应用、量子算力对数字智能时代的影响以及量子在各种领域的前景与发展方面有更了深刻的认知。
「光华+ 启新讲堂」
「光华+ 启新讲堂」由北大光华管理学院出品,立足深圳,放眼世界。活动围绕科技、商业、人文等主题,聚焦学科与行业间的交叉融合及前沿实践。在商学教育持续不断地自我更新过程中,启迪思想,促进交流,推动创新,点亮学科与实践的增长点与创新源。
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