融合了量子科技與人工智能兩大前沿技術(shù)的量子智能正成為深度交叉融合的戰(zhàn)略高地。一方面，人工智能正在為量子研究提供強(qiáng)大助力，賦能量子科學(xué)發(fā)展的同時(shí)，還能顯著提升量子設(shè)備性能。另一方面，量子計(jì)算已逐步進(jìn)入中等含噪規(guī)模（NISQ）時(shí)代，可為人工智能發(fā)展提供前所未有的算力支持。
9月21日，以“AI量子：量子智能”為主題的浦江創(chuàng)新論壇專題論壇在上海張江科學(xué)城舉行。來自海內(nèi)外的量子科技領(lǐng)域?qū)＜遥餐接懥孔尤斯ぶ悄茴I(lǐng)域當(dāng)下亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和近期發(fā)展機(jī)遇。
姚期智院士對(duì)于量子智能的未來展望。
AI與量子計(jì)算的相互賦能
中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)交叉信息研究院院長(zhǎng)姚期智在“量子與AI的時(shí)代展望”主題演講中介紹了AI如何賦能量子技術(shù)。量子糾錯(cuò)是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的主要瓶頸之一，谷歌卻在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了指數(shù)級(jí)的錯(cuò)誤降低，其核心技術(shù)AlphaQubit是一個(gè)為量子糾錯(cuò)而設(shè)計(jì)的解碼器，它是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采集數(shù)千個(gè)用量子模擬得到的樣本，經(jīng)AI機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練而成。他表示，目前國內(nèi)在用AI賦能量子糾錯(cuò)領(lǐng)域的研究已經(jīng)達(dá)到全球先進(jìn)水平。
“一旦量子計(jì)算取得進(jìn)展，將會(huì)為AI產(chǎn)業(yè)方面的算力瓶頸帶來新的解決方案�！敝袊茖W(xué)院院士、北京大學(xué)物理學(xué)院教授、深圳國際量子研究院院長(zhǎng)俞大鵬表示，近年來，人工智能發(fā)展迅速，但也日益面臨經(jīng)典算力瓶頸的制約，隨著摩爾定律逐漸逼近極限，傳統(tǒng)計(jì)算性能增長(zhǎng)趨緩。在這一背景下，量子計(jì)算憑借其量子疊加與糾纏所帶來的指數(shù)級(jí)并行處理能力，展現(xiàn)出突破現(xiàn)有算力瓶頸的巨大潛力。
據(jù)了解，目前研究者正積極探索如何利用量子計(jì)算加速機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練、降低計(jì)算成本并增強(qiáng)模型表達(dá)能力。雖然目前量子技術(shù)仍存在噪聲和規(guī)模限制，但已在特定任務(wù)中表現(xiàn)出加速效果。據(jù)了解，上海量子科學(xué)研究中心、上海人工智能實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合團(tuán)隊(duì)上個(gè)月成功利用人工智能在60毫秒內(nèi)構(gòu)建了兩千余個(gè)原子陣列，創(chuàng)下新紀(jì)錄，彰顯了上海在“AI+量子”工程化方面的領(lǐng)先實(shí)力。這一突破不僅推動(dòng)了量子物理基礎(chǔ)研究，也為量子計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著量子硬件與算法的持續(xù)進(jìn)步，量子人工智能有望為藥物研發(fā)、金融建模等領(lǐng)域帶來革命性變革路徑。
很難解決但必須解決原創(chuàng)短板
在專家們看來，量子智能作為新興領(lǐng)域，國內(nèi)目前面臨的最大挑戰(zhàn)是缺乏原始創(chuàng)新。
姚期智對(duì)于中國在人工智能應(yīng)用、賦能方面的發(fā)展較為樂觀，他認(rèn)為在可見的未來也絕對(duì)不會(huì)落后，“在重要的問題方面，中國的科學(xué)家都知道先進(jìn)水平是什么，什么是一些最有可能的重要發(fā)展方向。至少在‘從1到100’的這類創(chuàng)新上，中國絕對(duì)是在前面的，不管什么新的應(yīng)用或者新的算法、觀念產(chǎn)生，中國絕對(duì)能夠做得很好，頂多是一個(gè)、幾個(gè)月的時(shí)間差問題。從工程角度講，中國在AI上是沒有問題的�！�
但他同時(shí)也表示，中國人工智能產(chǎn)業(yè)唯一的一個(gè)相對(duì)弱點(diǎn)，就是源頭創(chuàng)新，“在源頭創(chuàng)新上，我們的人才還不足，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來講，這是我們需要補(bǔ)足的一個(gè)方向，需要持之以恒推進(jìn)�！�
俞大鵬提出“量子計(jì)算 人人有責(zé)”，量子計(jì)算涉及的儀器設(shè)備很多，需要將每一個(gè)零配件都做到世界一流，而不是把資源集中在某些熱點(diǎn)領(lǐng)域，“其實(shí)有些科學(xué)儀器是非常小眾的，全世界能養(yǎng)活兩三個(gè)小公司就不錯(cuò)了”，要避免“內(nèi)卷式競(jìng)爭(zhēng)”、低水平重復(fù)建設(shè)，要關(guān)注真正的“原始創(chuàng)新”。
此外，俞大鵬也表示，從用戶的角度，也需要引導(dǎo)，“我們很多用戶還是喜歡進(jìn)口產(chǎn)品，儀器設(shè)備是需要不斷迭代，國產(chǎn)替代也需要機(jī)會(huì)迭代。”
姚期智認(rèn)為，“我們必須有這樣一個(gè)空間，讓科學(xué)家為了他們的好奇心，來做這件事情（科學(xué)發(fā)現(xiàn)）�！钡瑫r(shí)強(qiáng)調(diào)，這種對(duì)于好奇心的鼓勵(lì)也需要平衡，“我們絕對(duì)不要嘗試讓每一個(gè)小孩都去做原始科學(xué)的探索，因?yàn)樽鲈紕?chuàng)新的人經(jīng)歷的事，在別人看來是非常痛苦的事情�！睉�(yīng)該把原始創(chuàng)新與工程開發(fā)的人才分類，而如何在同一個(gè)框架下讓兩批人都存在，在姚期智看來，是一個(gè)很難的問題，但這又是必須做好的事。
多單位攜手推動(dòng)量子科技落地
論壇上，上海量子人工智能聯(lián)合體、上海量子科技裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟宣布成立，上海量子計(jì)算十大應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)布，這一系列舉措圍繞著上海市量子計(jì)算行動(dòng)計(jì)劃部署，服務(wù)于國家量子科技的發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步加大了對(duì)量子人工智能這一前沿領(lǐng)域的布局。
上海量子人工智能聯(lián)合體由復(fù)旦大學(xué)、上海期智研究院、上海量子科學(xué)研究中心、上海人工智能實(shí)驗(yàn)室等12家科研機(jī)構(gòu)和若干量子領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)企業(yè)組成。據(jù)復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授李曉鵬介紹，未來五年，聯(lián)合體將重點(diǎn)開展量子人工智能學(xué)科交叉研究，突破基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵核心技術(shù)與重點(diǎn)應(yīng)用，培育高水平量子人工智能交叉人才團(tuán)隊(duì)。
上海量子科技裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟由上�？茖W(xué)院牽頭，集聚長(zhǎng)三角地區(qū)量子科技領(lǐng)域的重點(diǎn)企業(yè)及部分科研機(jī)構(gòu)，肩負(fù)“產(chǎn)業(yè)集聚、攻關(guān)協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)制定、生態(tài)打造”四大核心使命。上�？茖W(xué)院院長(zhǎng)孫真榮教授介紹，聯(lián)盟成立旨在加強(qiáng)量子裝備產(chǎn)業(yè)全鏈條協(xié)同，以關(guān)鍵元器件研發(fā)、核心裝備攻關(guān)為重點(diǎn)，提升我國量子科技裝備整體競(jìng)爭(zhēng)力，加速量子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
上海量子計(jì)算十大應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)布，覆蓋電力、金融、物流、新能源與生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。不僅聚焦實(shí)際應(yīng)用需求，更致力于展現(xiàn)量子在解決復(fù)雜問題與推動(dòng)未來產(chǎn)業(yè)變革中的巨大潛力，充分體現(xiàn)了上海在量子計(jì)算應(yīng)用與創(chuàng)新方面的前瞻布局和探索精神。
國網(wǎng)上海電科院電網(wǎng)技術(shù)中心主任潘愛強(qiáng)介紹，上海電網(wǎng)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的穩(wěn)定性和可靠性，但隨著新能源的增多和新型電力系統(tǒng)發(fā)展，電網(wǎng)也面臨著一系列問題，供需平衡難度高、穩(wěn)定運(yùn)行壓力大，量子科技正是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的前沿技術(shù)，它能讓電網(wǎng)從“穩(wěn)定”走向“更智能、更安全、更高效”。上海電力已經(jīng)在研究量子計(jì)算優(yōu)化的可能性，目前正在加速探索量子技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用，也將積極融入上海市量子科技的整體布局，為上海超大型城市電網(wǎng)的更安全、更綠色做出努力。
