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YOCSEF郑州“量子计算——颠覆or替代?”club活动
2021-05-16 阅读量:120 小字
2021年5月15日下午, YOCSEF郑州在CCF青年精英大会(YEF2021)成功举办了“量子计算的昨天、今天与明天”专题论坛。

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本次论坛由数学工程与先进计算国家重点实验室王俊超副教授担任执行主席,作为一个交叉融合领域,量子计算涉及到包括计算机、物理、数学等多个学科的知识,因此本论坛也非常荣幸地邀请到了国内从事量子计算不同研究方向的6位专家参与引导发言与Panel环节,并共同围绕主题进行深度探讨、思辨。

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一、论坛引导发言


本论坛共包括6位专家引导发言与Panel环节。
教育部计算机类教学指导委员会委员、CCF高性能专委会委员、数学工程与先进计算国家重点实验室的单征教授以诙谐幽默的方式开讲,从计算机视角对量子计算工程化的整体发展现状及未来面临的问题进行了十分全面的总结,指出量子计算机对传统经典电子计算机并非完全替代,两者应协同发展。


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IEEE China Council(中国理事会)副主席、CCF容错专委会常务委员、上海大学王潮教授介绍了最近10年来探索量子计算在密码设计、公钥密码破译、侧信道攻击、移动通信和智慧城市等领域赋能信息科学的研究经历,指出量子退火作为一类具有量子效应可以跳出局部极值的人工智能算法,可以用于科学问题解空间分布未知情况下的搜索求解,强调了量子计算与经典数学方法结合的重要性,这也是量子计算未来商业化的一条可行的技术途径。


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CCF杰出会员、CCF理论计算机科学专业委员会常务委员、中山大学李绿周教授为我们勾勒出了近40年来量子算法发展的趋势图。他认为量子算法是推动量子计算向前发展不可取代的动力源泉。即便量子计算机硬件研制成功,如果没有相应的量子算法,量子计算的潜能还是得不到实质性释放。李教授指出量子计算的发展需要多学科加强合作,“软硬兼施”。


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受到疫情影响,中国科学技术大学的曹刚教授无法到现场参会。青年千人、清华大学交叉信息研究院的邓东灵博士通过视频会议的方式总结了量子人工智能的进展以及未来面临的挑战,以典型的人工智能为案例对量子人工智能中存在的问题进行了深入探讨,最终总结了未来量子人工智能需要解决的十个问题。邓博士也呼吁,未来的挑战也意味着机遇,希望计算机界尤其是从事人工智能、机器学习领域的专家能够参与到量子人工智能的研究中。


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深圳鹏城实验室副研究员郑盛根博士十分清晰地为我们勾勒出了量子算法发展的roadmap,对典型的量子算法进行了介绍,说明了量子算法发展的过程。从过去的数学游戏->有用的理论->量子优越性, 从理论一步步走向实践。最后,郑博士用计算机发展历史中的一些有趣的故事对量子计算的发展进行展望。未来量子计算,一定会随着新的物理理论以及计算机技术的发展蓬勃发展。

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国家超级计算郑州中心的陈强博士将量子场论与高性能计算领域相结合,介绍了他在量子电动力学方面的研究,指出了高性能计算模拟对量子物理理论的重要支撑意义,最后,陈强博士对国家超级计算郑州中心的情况进行了介绍。


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二、Panel环节


在论坛的Panel环节,论坛嘉宾就以下问题展开深入探讨和思辨:
1. 量子计算机应该做成通用机还是专用机?
2. 中小企业适合做量子计算吗?
3. 我国实现量子计算弯道超车,哪个因素(政策、资金、人才)更加重要?

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通过对议题的深入思辨,本次论坛嘉宾达成以下几个基本共识:


1. 要做好量子计算,必须要做到开放、合作、聚焦。开放是指要打破门户之见,共享成果;合作是指要互相支持,而非内卷;聚焦是指在特定几个核心问题上发力,避免全面铺开,无法精专。
2. 中小企业应该去做量子计算,我们应该鼓励让更多的社会资本进来,同时中小企业从事量子计算相关工作,需要找准发力点。量子计算是一个非常大的课题,涉及到的仪器、设备、软件等非常多。其中,单教授举了连接量子芯片与测控系统的线路的例子。这根线是由日本人做的,而一根线的价格却要3万人民币左右。郑博士举了芬兰BlueFors的例子。该公司聚焦于稀释制冷机的研制,对于量子计算机而言也是至关重要的设备。
3. 要做好量子计算,必须打破量子物理理论学者、(经典)信息科学学者、中小企业、国家科技战略之间的三堵墙
4. 国内计算机教学应该将量子计算纳入到计算机专业本科生教学计划中,至少应作为一门选修课。
5. 计算机行业里有句经典的话:不要重复造轮子,Stop Trying to Reinvent the Wheel。这可能是每个程序员入行被告知的第一条准则。而重复造轮子的事情,在物理学界还普遍存在。宏观调控这只看不见的手,应该帮助从事量子计算事业的学术界和中小企业做好产业布局。
6. 建议充分利用好CCF的平台,成立量子计算专委会,让更多不同的思想碰撞起来。
7. 弯道超车应该是换道超车,我们应该要客观地认识到我们在核心技术方面与欧美的差距。未来量子计算我们首先要跨过一个补短板的阶段,从工程化,产业化等视角补齐短板。
在Panel环节的最后,YOCSEF总部新任主席李浥东对本次论坛进行了肯定,并建议在CNCC大会上继续举办量子计算论坛。
三、Club活动
配合此次论坛的活动,2021年5月14日晚,YOCSEF郑州还组织了以“量子计算——颠覆or替代?”为主题的club活动。除了论坛嘉宾,本次club活动还邀请到了阿里云高性能计算总监何万青博士、北京大学袁晓如教授,以及YOCSEF总部、YOCSEF广州的朋友。
期间,大家围绕着量子计算这一主题以十分开放、轻松的方式进行了开放式头脑风暴,十分深刻地对相关问题进行思辨。


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通过club思辨,我们产生了以下观点和几个基本共识
1. 量子计算不可能完全颠覆和取代经典计算。量子计算会在某些应用方面发挥其优势,但是依赖于经典计算机的协助
2. 计算机和物理是两种不同文化,计算机是互联网思维,一旦有了成果希望尽快开源,让更多的人去使用;而物理学界是一种较为内敛的文化,有了成果之后偏向于自我保护成果,很难进行公开共享。
3. 国内做量子和国外做量子完全是两种环境。国外做量子计算,不同企业之间虽然也存在竞争,但很多时候是一种良性的。而国内量子计算是一种“打麻将”思维。当一个人要胡牌的时候,只能靠自己“自摸”,永远不可能有人主动“点炮”助力。
4. 要做真正的技术创新,不能只是去做技术“复刻”。以可调量子芯片为例,Martinis组最早在论文中公布了详细的可调耦合量子芯片的设计方案和技术参数,因此,国内的超导量子计算机几乎全部沿用该路线。而对于如何提出新的芯片设计方案,由于之前没有任何可参考的资料,所以几乎很少有人在该方面有大的创新。
5. 量子计算应该从需求和应用驱动,但是这个问题在现阶段非常难。一方面问题在于硬件的水平难以支持大规模应用,一方面在于量子算法的设计极为困难。量子霸权是指量子计算机能够在解决某些问题上超越经典计算机,但是这些问题寻找起来太过困难。因此,只能去选择玻色采样、随机线路采样等问题,而这些问题距离实用化还有不少差距。
6. 积极推动量子计算科普,让更多的人了解量子计算、懂量子计算。
7. 建议未来办一个吐槽量子计算的大会,非常希望打造一个平台让不同领域的专家以非常轻松、开放的方式把问题摆出来。
8.  应该避免或减少新闻媒体的噱头带来的浮躁。2021年5月11日,来自Google、IBM、IQM、SEEQC、Amazon、Regetti等从事量子计算研发工作的顶级企业召开了一个会议,通过会议中的研究进展可以看出,这些顶级企业都在试图解决最为关键的问题,例如量子比特的scaling、相干时间增长、error mitigation等核心问题。 
四、总结
YOCSEF文化的特质之一就是敢于发声和习惯性地质疑,本次论坛秉承了YOCSEF的文化,十分客观地对量子计算的昨天、今天与明天进行了深入探讨和思辨。
未来,YOCSEF郑州会持续发力,做出来一系列的活动,为推动我国量子计算这一关乎国家战略的核心技术发展贡献绵薄之力。



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