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中国科学院院士俞大鹏:智能制造能力的强弱决定我国量子计算能走多远

2024年04月28日 19:45   21世纪经济报道 21财经APP   易妍君

21世纪经济报道记者 易妍君 广州报道

当下,新质生产力成为推动高质量发展的重要着力点,粤港澳大湾区各行各业也在努力探索如何以科技创新推动产业创新。

量子计算跟智能制造有非常大的关系,智能制造是我国的工业基础,智能制造能力强弱实际上决定了我国量子计算能走多远。”中国科学院院士俞大鹏4月26日在首届粤港澳大湾区(广州)制造业创新发展高峰会议上指出。

量子科技发展具有重大科学意义和战略价值。于2020年5月召开的中央政治局第二十次政治集体学习会议强调,“要加强量子科技的顶层设计和前瞻布局”。2024年政府工作报告提出要开辟“量子科技、生命科学的新赛道”。

量子科技究竟是什么?一切要从量子力学讲起。俞大鹏解释,尽管宇宙非常复杂,宇宙万物都是由基本宇宙粒子组成的,宇宙万物的运动规律由牛顿力学/麦克斯韦电磁理论描述,而组成宇宙万物的基本宇宙粒子如电子、光子等,它们的运动规律是由量子力学描述的,本质上是一系列非常简单、优美的数学体系。在量子力学的基础上,经过不断探索我们现在已经非常了解微观世界,即宇宙万物存在四种基本宇宙粒子,包括“电子、光子、夸克、胶子”,同时存在四种相互作用力,即“强核力、弱核力、电磁力和引力”,这四种基本粒子在这四种相互作用力粒子作用下,形成了宇宙万物。也就是说,基本粒子运动规律就是由量子力学规律描述的规律。

“从理论极限上讲,如果人类掌握了这四种相互作用力,就可以创造任何星系、任何生命。但非常遗憾,我们离这种能力还差得太远。”俞大鹏谈道。

实际上,现代的科学技术发明与量子力学息息相关,当下以电子信息技术为主的现代信息技术就是基于量子力学原理。

据俞大鹏介绍,量子力学最成功的应用就是固体能带论,该理论把材料分成了导体、半导体、绝缘体,才有了施主、受主、浅能级、深能级、p-n结、超晶格、量子阱、有效质量等物质,以及导带、价带、禁带,继而形成了以集成电路为基础的现代工业基础。这是第一次量子革命带来的科学技术。

“但第一次量子革命是被动的,目前必须发展以量子计算为代表的量子信息技术。”俞大鹏进一步谈道,在数字时代,算力定义一切、决定一切。时代把量子计算推到了前台,与经典计算比,量子计算有无与伦比的速度优势,在此背景下,量子计算机应运而生。

不过,目前量子计算机仍处于发展前期,在俞大鹏看来,“量子计算是挑战人类操控微观世界极限能力的世纪系统工程”。而量子科技的发展不仅需要物理学家的努力,很大程度也依赖跨学科能力包括智能制造能力的全面提升。

因此,俞大鹏院士呼吁:量子计算,任重道远、人人有责。在奔向量子计算的道路上,俞大鹏院士反复强调要“坚持源头创新、杜绝跟班内卷,追求极致、牢记有用”。

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