中美欧科学家齐聚香港,探讨量子计算前沿问题

作者: 赛女士

来源: 墨子沙龙

发布日期: 2023-10-17 18:38:51

2023未来科学大奖周科学峰会在香港举行,来自中国、美国和欧洲的顶尖量子计算专家共同探讨量子计算领域的最新进展和前沿问题。会议涵盖了量子模拟、量子计算与经典算法的竞争、大学与产业的关系等多个议题,展示了量子计算从物理学到工程再到应用的全过程。

10月15日下午,来自中国、美国和欧洲的顶尖量子计算领域的专家在香港高锟会议中心举办的2023未来科学大奖周科学峰会上,共同探讨量子计算领域的最新进展和前沿问题。会议由中国科学院院士、2017年未来科学大奖得主潘建伟召集和主持,吸引了众多关注量子计算的研究者和感兴趣的观众。

在主题演讲环节,德国马克斯·普朗克量子光学研究所科学主任,慕尼黑大学实验物理学教授Immanuel Bloch介绍了用原子、分子和光子进行量子模拟的新途径。美国科学院外籍院士、奥地利因斯布鲁克大学实验物理学教授Rainer Blatt介绍了利用囚禁Ca+离子串进行量子计算和量子模拟的研究进展。清华大学基础科学讲席教授段路明介绍了他们团队利用囚禁离子做量子计算扩展的最新进展。

中国科学技术大学物理学讲席教授陆朝阳回顾了团队从2013年开始利用半导体量子点单光子源做量子计算的历程,包括刚刚发布的255个光子的量子计算原型机九章三号的工作。美国科学院院士、美国杜克大学电气与计算机工程和物理学Gilhuly Family Presidential杰出教授Christopher Monroe则介绍了量子计算从物理学到工程再到应用的过程。

在随后的对话环节中,中国科学技术大学常务副校长、中科院量子信息与量子科技创新研究院院长潘建伟和五位嘉宾就量子计算的前沿问题进行了讨论。

量子模拟与凝聚态物理对于量子模拟如何在高温超导问题和新材料设计中发挥作用,Immanuel Bloch教授认为,一个挑战在于如何增加量子模拟系统的复杂性,尤其是在调控系统中引入新的控制手段。他分享了一个实际例子,而这个例子在冷原子领域已经被预测,与高温超导材料的新的配对机制有关。

大学与产业的关系一个引人瞩目的事实是,随着量子计算研究领域在近些年的进展,尤其是在谷歌、中国科学技术大学等团队实现对经典计算的量子优越性之后,量子计算正在成为一个新兴产业,全球加大了对于量子计算的产业投入,多家量子计算公司如雨后春笋般冒出。值得一提的是,此次做主题演讲的五位科学家,其中有三位参与创办了量子计算的创业公司,将量子计算从实验室推向市场。

离子阱量子计算的挑战目前实现量子计算机的物理系统主要有七种技术路线,包括离子阱、超导电路、冷原子、光子、拓扑材料、固体自旋、半导体量子点等。其中,清华大学段路明教授在2022年首次在实验上实现了拉比-哈伯德模型的量子模拟,通过16个离子的自旋与声子模式实现了257(约14亿亿)的等效希尔伯特空间维度中的量子模拟,经典计算机无法精确模拟。

政府在量子计算中的角色会议还讨论了政府在量子计算领域的作用。来自美国的Christopher Monroe教授认为,量子计算与传统计算有着根本不同的性质,需要改变我们对信息处理的理解方式,他强调了政府在帮助推动这一领域社会化方面的作用。

量子计算与经典算法的发展与竞争中国科学技术大学的陆朝阳课题组从2013年开始研究基于光子的量子计算,其在2020年研制出的原型机“九章”在玻色采样问题中实现了量子优越性。在讨论中,陆朝阳回顾了自谷歌宣称实现量子优越性以来,量子计算与经典算法之间的竞争和发展的历史。

量子计算是物理,也是工程讨论最后提到了如何更好地教育年轻科学家,培养他们进入量子计算令人兴奋且跨学科的研究领域。Christopher Monroe指出,量子计算虽然源于物理学的研究,但已不再仅仅是物理学,正在进入工程领域,并且在计算机科学部门有着广泛的应用。

未来科学大奖周物理专场-量子计算会议是2023未来科学大奖周的一部分。这是未来科学大奖周首次在香港举行,包含科学峰会、亚洲青年科学家会议、科技主题论坛、获奖者对话青少年、颁奖典礼等系列活动。

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