量子计算先驱西拉克:量子计算太火爆了,量子传感很快会有回报

2020-11-17 11:15   来源: 互联网    阅读次数:3259

社会可能会特别关注量子计算机,但我认为量子传感和量子精密测量将是最近被应用的量子技术,例如在医疗行业,可能在相关领域投资的公司将在 3 至 5 年内获得回报。


伊格纳西奥·西拉克(IgnacioCirac) 是德国马普量子光学研究所(Mapu Institute OF Quantent Optics) 理论系主任,他在最近于上海举行的第三届世界顶级科学家论坛上接受了包括 Paper.cn 在内的媒体视频采访,目的是 "减少量子计算的火"。


西班牙人实际上是量子计算早期的先驱。他的一部著名著作是,他和他的同事彼得·佐勒(PeterZoller) 提出了世界上第一个可行的量子计算模型 -- 离子陷阱量子计算。这个理论方案后来被许多实验小组成功地实现,并起到了开创性的作用。


量子物理学家的梦想是让原子在太空中保持静止,以便测量和操纵。所谓的离子陷阱是利用电磁场和原子中电荷的相互作用,制造一个 "陷阱" 来捕获原子。1995 年,Silak 和 Zole 利用这个工具来寻找量子逻辑门与原子的操作的可能性。


24 年后,即 2019 年,谷歌宣布了 "量子霸权",在一个不切实际的问题上,将 53 个原子组合起来,比顶级超级计算机更快。但 Silak 认为,虽然量子计算机体积更大、更强,但它们仍然太小,真正可扩展的量子计算机是有抵抗力的,而且很长。


量子信息已经进入了一个令人兴奋的时代,科学家们已经开发出了这些基本思想,仅仅是为了打开界限,但现在他们有了登陆社会的可能性。许多公司正在投资,看看量子信息是否能帮助他们的业务。对我来说是新的。西尔克说。


展望量子技术的应用前景,他总结道:" 你可能听说过纳米技术,它允许人们在显微镜下进入和控制世界,并且正在产生各种各样的应用。另一方面,量子技术是用来控制较小的系统。


量子计算先驱 Silak:量子计算做得太过火了,量子传感很快就会有回报


但是 Silak 警告说,量子技术是一个非常广泛的领域,除了量子计算、量子通信、量子精确测量、量子模拟和许多其他方向之外,一切都在日新月异地变化,但也有市场化的可能性。相比之下,后者在最近几年可能有真正的应用和商业回报。


至于量子计算机,从长远来看,它肯定会对社会和工业产生巨大影响,这可能是一项大生意,但目前尚不清楚未来三到五年会发生什么。"Silak 说," 当然,这是一项尖端的研究,可能会产生一些有趣的应用,对量子通信和量子传感也有帮助。" 因此,对于风险投资、政府和企业来说,这是一项高风险、高收益的投资,当然也是值得的。


量子计算机的短版本


出席云的 Silak 演讲的主题不是量子计算,而是 "量子计算机的量子模拟器"。


他解释说,古典计算机现在可以模拟建筑物、汽车、飞机等日常生活中的东西来改进设计,但要模拟量子系统是很困难的。例如,有些材料需要过冷才能产生奇怪的性能,用古典计算机设计这些材料需要很长很长时间。


量子计算机在这个时候有机会使用他们的才能。但正如我刚才所说,量子计算机需要很长时间才能解决这些问题。这是量子模拟器存在的意义,也是量子研究的另一个领域。



包括上海在内的世界各地的许多实验室都在试图解决具体的模拟问题,而不需要建造一台大型、完整的量子计算机,而且只使用一个量子模拟器。


量子模拟器可以解决与材料模拟和化学模拟有关的具体问题,其优点是技术比较成熟,缺点是它不能解决量子计算机等许多其他问题。"Silak 总结道。


Silak 是发表高质量论文的作者之一,在研究领域被引用频率最高。作为一名前沿科学家,他的前沿武器是一个巨大的跨学科合作网络。他不断从中汲取新的知识和灵感。


量子计算先驱 Silak:量子计算做得太过火了,量子传感很快就会有回报


例如,他最近注意到,机器学习也可以帮助量子物理学家研究多体物理学,即描述由多个原子组成的复杂系统。他还认为,量子信息反过来可以促进人工智能研究。量子计算机可以更快地运行机器学习算法,从而超越量子信息领域的特定问题。


一百年前,科学研究的范式有了很大的不同,人们可以秘密地发展相对论。现在,对于前沿领域的科学家来说,与其他领域的合作伙伴分享新知识并相互激励显得尤为重要。西尔克说。


量子投资需要被 " 广泛传播网络


在 Silak 的合作网络中,来自中国的学者越来越多。中国正在成为量子科学和技术的主力军,并有许多突破。"例如,通过卫星进行量子通信在该领域产生了真正的影响,带来了许多技术挑战和高水平的研究," 他说。由潘教授(建伟教授)领导的实验室还制造了一个 20 个光子的量子处理器,也震动了学术界。此外,中国研究人员在离子陷阱、超导比特、量子算法等领域也取得了成果。

量子计算先驱西拉克:量子计算过火了,量子传感很快会有回报

Silak 认为,从国家战略的角度来看,量子通信是非常重要的,因为在未来,如果量子计算机被建造起来,它们将征服现有的密码学。密码学科学家们也在致力于部署 "后量子密码学",希望能够在没有量子物理工具的情况下对抗量子计算机。然而,他认为这些 "后量子密码算法" 并不能保证它们在未来不会被征服,所以如果我们展望未来,量子通信迟早会被部署。


Silak 所说的 "量子通信" 的含义实际上不仅仅是当前的量子密钥分配(QKD)。他指出,量子密钥分配的主要问题是它不能覆盖很长的距离。有两条途径可以解决这个问题,一条是通过卫星,另一条是通过一个量子中继器。


这需要很长时间,因为它们现在既不经济也不实用。如果有一天任何一种或两者都是经济上可行的,量子通信将取代现有的密码学甚至通信模式。


从量子传感和量子通信探索登陆的过程来看,Silak 强调:" 如果我们现在所做的研究可能有‘明天’的应用,‘后天’将有经济效益。因此,量子技术的投资需要广泛投入。同时,我们应该加强联系与合作,发展有益的社会应用。


他认为,就目前的投资而言,中国将在未来发挥更重要的作用。




责任编辑:萤莹香草钟
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