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大助力，賦能量子科學發(fā)展的同時，還能顯著提升量子設(shè)備性能。另一方面，量子計算已逐步進入中等含噪規(guī)模（NISQ）時代，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城舉行。來自海內(nèi)外的量子科技領(lǐng)域?qū)＜�，共同探討量子人工智能領(lǐng)域當下亟需解決的關(guān)鍵科學問題和近期發(fā)展機遇。
姚期智院士對于量子智能的未來展望。
AI與量子計算的相互賦能
中國科學院院士、清華大學交叉信息研究院院長姚期智在“量子與AI的時代展望”主題演講中介紹了AI如何賦能量子技術(shù)。量子糾錯是實現(xiàn)量子計算機的主要瓶頸之一，谷歌卻在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了指數(shù)級的錯誤降低，其核心技術(shù)AlphaQubit是一個為量子糾錯而設(shè)計的解碼器，它是一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采集數(shù)千個用量子模擬得到的樣本，經(jīng)AI機器學習訓練而成。他表示，目前國內(nèi)在用AI賦能量子糾錯領(lǐng)域的研究已經(jīng)達到全球先進水平。
“一旦量子計算取得進展，將會為AI產(chǎn)業(yè)方面的算力瓶頸帶來新的解決方案�！敝袊茖W院院士、北京大學物理學院教授、深圳國際量子研究院院長俞大鵬表示，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)計算性能增長趨緩。在這一背景下，量子計算憑借其量子疊加與糾纏所帶來的指數(shù)級并行處理能力，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算加速機器學習訓練、降低計算成本并增強模型表達能力。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，上海量子科學研究中心、上海人工智能實驗室聯(lián)合團隊上個月成功利用人工智能在60毫秒內(nèi)構(gòu)建了兩千余個原子陣列，創(chuàng)下新紀錄，彰顯了上海在“AI+量子”工程化方面的領(lǐng)先實力。這一突破不僅推動了量子物理基礎(chǔ)研究，也為量子計算的實際應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。隨著量子硬件與算法的持續(xù)進步，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，他認為在可見的未來也絕對不會落后，“在重要的問題方面，中國的科學家都知道先進水平是什么，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，中國絕對能夠做得很好，頂多是一個、幾個月的時間差問題。從工程角度講，中國在AI上是沒有問題的�！�
但他同時也表示，中國人工智能產(chǎn)業(yè)唯一的一個相對弱點，就是源頭創(chuàng)新，“在源頭創(chuàng)新上，我們的人才還不足，從長遠來講，這是我們需要補足的一個方向，需要持之以恒推進。”
俞大鵬提出“量子計算 人人有責”，量子計算涉及的儀器設(shè)備很多，需要將每一個零配件都做到世界一流，而不是把資源集中在某些熱點領(lǐng)域，“其實有些科學儀器是非常小眾的，全世界能養(yǎng)活兩三個小公司就不錯了”，要避免“內(nèi)卷式競爭”、低水平重復建設(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，“我們很多用戶還是喜歡進口產(chǎn)品，儀器設(shè)備是需要不斷迭代，國產(chǎn)替代也需要機會迭代。”
姚期智認為，“我們必須有這樣一個空間，讓科學家為了他們的好奇心，來做這件事情（科學發(fā)現(xiàn)）。”但他同時強調(diào)，這種對于好奇心的鼓勵也需要平衡，“我們絕對不要嘗試讓每一個小孩都去做原始科學的探索，因為做原始創(chuàng)新的人經(jīng)歷的事，在別人看來是非常痛苦的事情。”應(yīng)該把原始創(chuàng)新與工程開發(fā)的人才分類，而如何在同一個框架下讓兩批人都存在，在姚期智看來，是一個很難的問題，但這又是必須做好的事。
多單位攜手推動量子科技落地
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，上海量子計算十大應(yīng)用場景發(fā)布，這一系列舉措圍繞著上海市量子計算行動計劃部署，服務(wù)于國家量子科技的發(fā)展戰(zhàn)略，進一步加大了對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)合體由復旦大學、上海期智研究院、上海量子科學研究中心、上海人工智能實驗室等12家科研機構(gòu)和若干量子領(lǐng)域優(yōu)勢企業(yè)組成。據(jù)復旦大學物理學系教授李曉鵬介紹，未來五年，聯(lián)合體將重點開展量子人工智能學科交叉研究，突破基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵核心技術(shù)與重點應(yīng)用，培育高水平量子人工智能交叉人才團隊。
上海量子科技裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟由上�？茖W院牽頭，集聚長三角地區(qū)量子科技領(lǐng)域的重點企業(yè)及部分科研機構(gòu)，肩負“產(chǎn)業(yè)集聚、攻關(guān)協(xié)同、標準制定、生態(tài)打造”四大核心使命。上�？茖W院院長孫真榮教授介紹，聯(lián)盟成立旨在加強量子裝備產(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，提升我國量子科技裝備整體競爭力，加速量子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
上海量子計算十大應(yīng)用場景發(fā)布，覆蓋電力、金融、物流、新能源與生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。不僅聚焦實際應(yīng)用需求，更致力于展現(xiàn)量子在解決復雜問題與推動未來產(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)中心主任潘愛強介紹，上海電網(wǎng)已經(jīng)達到了相當高的穩(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)定運行壓力大，量子科技正是應(yīng)對這些挑戰(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。
