在以“AI量子:量子智能”為主題的浦江創新論壇專題論壇上,圖靈獎得主、上海期智研究院院長姚期智圍繞量子與人工智能的融合發展作了主旨報告。他指出,量子人工智能雖處于起步階段,但蘊含著巨大的科學潛力,是值得深入探索的方向。
當前,人工智能與量子信息作為兩大關鍵領域,正突破傳統技術的局限,為信息科技注入新的活力。姚期智在報告中提到,人工智能能夠為量子計算提供有力支持。量子糾錯是構建實用量子計算機的主要難題之一,由于量子比特極易受環境干擾而出現錯誤,因此實現可擴展的量子計算面臨巨大挑戰。
1996年,彼得·肖爾提出,當量子糾錯的精確度達到特定閾值時,可擴展的量子計算將成為可能。2024年,谷歌量子芯片取得重要突破,首次利用105個量子比特實現了閾值低于1%的量子糾錯。其核心技術是一個專為量子糾錯設計的神經網絡解碼器,該解碼器通過采集數千個量子模擬樣本,并借助人工智能機器學習進行訓練而成。姚期智表示,盡管谷歌量子芯片在比特數、準確率和速度上仍有待提升,但這一成果為量子芯片的發展指明了方向。
在量子糾錯領域,中國也取得了顯著進展。清華大學鄧東靈教授與浙江大學王浩華教授等合作者近期開展了優秀的量子糾錯研究。姚期智對此給予高度評價,認為中國在該領域已達到世界水平,并對人工智能賦能量子計算的前景充滿信心。
除了量子計算,人工智能還在引力波探測中發揮了重要作用。自2015年9月LIGO首次探測到引力波以來,科學界獲得了一種全新的宇宙觀測方式。本月,谷歌DeepMind、LIGO和格蘭薩索科學研究所合作,在國際權威學術期刊《科學》上發表論文,介紹了他們利用人工智能強化學習方法治理LIGO系統噪聲、提升控制精度、擴展宇宙觀測范圍的成果。
在計算機網絡安全領域,傳統的RSA等公鑰加密算法正面臨量子計算的威脅。上世紀90年代,科學家發現RSA、橢圓曲線等加密方法均可被量子算法破解。為此,尋找能夠抵抗量子計算的后量子密碼成為迫切需求。經過探索,LWE(帶誤差學習)算法在后量子密碼標準的遴選中脫穎而出。姚期智指出,若能解決LWE算法是否會被量子算法攻破的問題,將是量子算法、機器學習及密碼學三個領域的重大突破。
姚期智強調,中國在量子人工智能方向具備良好基礎,應積極培養人才,加大攻關力度,以確保在該領域保持領先地位。
論壇期間,姚期智還接受了媒體采訪。在談到人工智能的應用時,他認為,從宏觀層面看,中國在人工智能應用方面已處于世界前列,這屬于“從1到100”的創新。然而,在源頭創新方面,中國的人才儲備仍顯不足。他指出,原始創新至關重要,需要長期堅持。例如,量子計算的發展得益于近幾十年來物理學領域的原始創新,盡管這些創新在當時看似缺乏經濟價值。他強調,中國需要原始創新的力量,才能真正成為科技大國。
為了推動原始創新,姚期智早在2004年就辭去普林斯頓大學終身教職,全職加盟清華大學,并于次年創辦了清華學堂計算機科學實驗班,即“姚班”。2010年,他在牽頭設立清華大學交叉信息研究院時,同時設立了量子實驗室,致力于設計和建造量子計算機。姚期智回憶道,當時國內幾乎無人了解量子計算機,也不認為中國有能力開展相關研究。如今,該實驗室已成為世界上最好的量子實驗室之一。
對于量子產業的發展,姚期智認為,并非要等到量子計算機完全成熟后產業才能落地。但他同時強調,量子產業的發展應依靠科學家的好奇心驅動,而非以產業落地為導向。
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