全球量子科技顶尖专家共议量子计算科技创新

以量子信息与量子计算为代表的量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。近年来，在物理学、信息科学与工程学等多学科融合促进之下，量子科技的基础重大科研成果不断涌现，在量子测量、器件和设备等体现出了强大的量子优越性，展现出了解决新材料设计、生物药物研发、通信金融安全等复杂科学与工程问题的巨大潜力。

9月9日，以“未来之光：量子计算和量子器件的科技创新”为主题的浦江创新论坛量子科技专题论坛在上海张江科学会堂举行。10余位全球量子科技领域的顶尖专家、学者和企业代表，共同探讨量子科技的前沿发展与未来应用，深入剖析了量子计算、量子模拟、量子通信、量子精密测量等关键技术的发展趋势。

|两位论坛嘉宾在现场交流

|量子信息

英国皇家学会院士、牛津大学教授、新加坡量子中心创始主任Artur Ekert探讨了从好奇到安全的量子随机性和量子密码学的演变，以及贝尔不等式的违反如何挑战经典概率论并为量子通信提供安全保障。他指出，“值得信任的实体是安全通信的关键。”量子纠缠和量子密码学的发展不仅验证了量子力学的非经典特性，还为信息安全提供了新的解决方案。

“在量子计算和模拟领域，我们计划在未来5年实现几百到上千个量子比特相关操控，实现量子模拟研究高温超导、量子相变等效应；未来10-15年内，有望将量子比特数量可以扩展至数万个甚至几十万个，并在量子纠错助力下实现通用量子计算的进一步研究。”中国科学院院士、中国科学技术大学杰出讲席教授、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院院长潘建伟教授介绍了中国在量子信息研究领域的进展，包括量子通信、量子计算与模拟、量子精密测量等，并讨论了量子通信网络的安全性挑战和解决方案。潘建伟强调了量子信息科学在国家科技战略中的重要性，并展示了中国在构建量子通信网络、实现量子计算优越性以及量子精密测量技术方面的成就。

澳大利亚科学院院士、斯威本科技大学教授Peter Drummond 以高斯玻色采样运算以及相干伊辛模型为例，深入探讨了量子网络是否能超越数字计算机的性能，并多次引用“九章”光量子计算机的研究成果，提出了在这些典型模型中验证量子优势的方法。“在量子高斯玻色采样运算中，九章三号有突出表现。”他还指出了利用量子网络设备实现量子优势的路线图以及未来面临的挑战。

|量子计算与量子模拟

“量子科技发展需要全球各国共同合作，研究机构也要发挥自身主导作用来做量子科研。”加州大学伯克利分校物理学教授、劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部的教职科学家、加州量子计算挑战研究院主任Dan Stamper-Kurn介绍了中性原子量子计算与量子模拟、腔量子电动力学、量子通信中的前沿成果，充分展示了超冷原子与光作为量子信息科学的核心支柱的源泉的作用。他强调量子科技的发展需要完整生态，量子科学是多学科的交叉融合，需要不同领域的人员共同参与。

德国科学院院士、慕尼黑大学教授、马普量子光学研究所主任Immanuel Bloch在报告中回顾了二十年来量子模拟的技术进展。他指出，数字式量子模拟和模拟式量子模拟已经在原子、离子、超导电路、光子等多种技术平台上实现，基于超冷中性原子的量子模拟可用于求解复杂的强关联多体物理问题。他还展望了光镊技术带来的新特性，“光镊技术的加入使得量子模拟在未来会拥有更强的可编程性与可扩展性，为数字、模拟甚至混合量子计算平台提供新的方向。”

韩国科学技术院教授、韩国物理学分会主任Jaewook Ahn在报告中探讨了光镊中原子的物理特性，以及如何通过光镊控制原子的引导、加速和碰撞。“光镊抛出和捕获原子的过程就像棒球游戏，原子就是棒球，通过光镊的引导在光腔中运动。如果出现弯球，则意味着出现了原子云团，可能会导致光镊操作的不便。”他通过展示里德堡原子碰撞和原子飞行量子比特视角，提出这些技术将为中性原子量子计算与量子模拟领域提供新的量子比特操控手段。

匈牙利科学院院士、匈牙利HUN-REN Wigner物理学研究中心副主任Peter Domokos介绍了量子电动力学腔技术的特点，展示了利用该技术在原子和光子之间实现双向量子信息传输的实验进展，探讨了在光学共振器中多体物理的潜力。在他看来，“原子和光子可以结合起来，最大化增强原子间的相互作用，这将对高效的量子信息传输和量子相变研究起到关键作用。”

|量子器件与量子精密测量

清华大学教授、APS fellow（美国物理学会会士）尤力讨论了利用量子纠缠提高测量精度的方法，包括线性和非线性干涉仪。他表示“多比特量子纠缠可以从无关联经典态通过相互作用演化产生。这样的状态下单个比特（粒子）的测量结果互相关联，多粒子系综平均的误差有可能小于经典极限或散粒噪声，从而超越经典精度极限，但甄别这样的量子态非常困难。如果能够相干的退出纠缠，将感知了待测量的终态演化为接近于经典初态的分布，实现无噪声信号放大可以得到更鲁棒的量子增强精度。”此外，他还强调了量子纠缠在超越标准量子极限、提高测量精度方面的重要作用，并展示了在量子精密测量领域的最新研究成果。

中国科学院院士、复旦大学理论物理与信息科学交叉中心主任、北京大学讲席教授谢心澄探讨了拓扑绝缘体和拓扑相变理论，特别是拓扑绝缘体在实现无耗散电子器件方面的潜力。“通过改进拓扑器件的设计，可降低甚至消除能量耗散。我们设计的拓扑绝缘体拥有特殊的边缘态，这里没有任何电阻，像单通道高速公路一样，所有运动物体根本不会相撞，有条不紊地进行各方向的运动。”他指出，尽管拓扑绝缘体提供了一种理论上无耗散的电子输运方式，但在实际量子器件中能量耗散是普遍现象，通过设计特定的拓扑绝缘体设计可以克服这些本体耗散。

加拿大量子谷创意实验室首席科学家James Shaffer介绍了基于里德堡原子的射频场传感器，这些传感器利用高度激发的原子作为天线，通过光学读出进行测量，展示了在射频传感领域的高精度和稳定性。“里德伯原子传感器在高精度量子传感和成像技术中具有广泛的应用前景，我们现在正在将该技术由实验室样机推向工程样机，并即将推向市场。”

|量子产业

在量子产业领域，中科创星创始合伙人米磊分享了中科创星在量子产业和量子投资方面的思考。他介绍，量子科技是当今世界科技发展的最前沿领域之一，被视为未来科技创新和产业变革的关键驱动力，对国家的科技进步、经济发展和国家安全具有深远的影响。过去十年间，全球量子科技领域的企业数量和投融资规模经历了一轮爆发式增长。然而，国内量子初创企业在成长过程中面临的困境主要包括技术挑战、商业化障碍、人才短缺、资金投入不足、产业链不完善等问题。米磊建议，应加大对量子科技领域的资金支持，政府可以通过支持基础研究、设立专项资金、提供税收优惠等方式，为量子初创企业提供资金支持。同时，鼓励社会资本和风险投资投入量子科技领域，形成多元化的资金支持体系。

该论坛由华东师范大学、上海量子科学研究中心共同承办，论坛开幕式由华东师范大学副校长施国跃主持。

来源：西湖大学微信公众号，爱科会易仅用于学术交流