2023年3月29日晚，国科大本科生“科学前沿进展名家系列讲座”非常荣幸地邀请到向涛院士在玉泉路校区礼堂，为同学们带来主题为“量子计算：信息社会的未来”讲座。向涛院士是著名物理学家、中国科学院院士、发展中国家科学院院士，现任中国科学院物理研究所研究员，量子计算研究中心主任，北京量子信息科学研究院院长，同时也是《中国物理快报》的主编。
向涛院士向同学们简述量子力学
讲座从“什么是量子”说起，为大家普及了量子计算的一些基本概念。向院士指出，量子研究是当今物理学研究中的热门领域，具有举足轻重的作用。大名鼎鼎的诺贝尔物理学奖，自设立以来，超过三分之二均与量子研究有关。
向院士介绍到，量子世界与经典世界有非常大的差别，许多量子世界的特殊物理性质都在前沿科技发明中得到了应用。而量子计算的基石便是量子世界具有宏观世界不具备的相干性，一个量子可以处于多个量子叠加态之中。譬如微观量子世界的薛定谔的猫可以又死又活，而宏观的猫只能处于生与死两个状态之中。因此，一个量子比特可以同时储存的信息要远远大于只能表示0或1的传统比特。根据相关理论，量子具有指数加速的作用。换句话说，量子计算机每增加一个比特，算力就能增加一倍。由100个量子比特构成的量子计算机的算力理论上就能超过全世界所有传统计算机的总和。正因如此量子计算机对目前的信息技术体系具有颠覆性的影响。
同学们聚精会神听向院士报告
向院士接着介绍了量子计算技术的广泛应用。他指出，许多对于常规计算机来说需要用复杂近似才能求解的科学问题，量子计算可以不求近似就能精确求解。量子计算投入实用，可以更精确地解决无数的数学、物理、化学、生物学、经济学、气象学等问题，对于药物研发，工程系计算，经济形势预测，天气预报等尖端科技领域都有极其重大的意义。
时间来到21世纪，各国许多高科技公司都加大了在量子计算方面的研究投入。所研发的量子比特退相干时间也越来越长，从1999年的1纳秒到2020年的300微秒。在这方面，我们国家取得了令人瞩目的成绩。2021年由北京量子院研发的量子芯片退相干时间已经超过500微秒，处于世界领先水平。向院士讲到，尽管如此，目前由于技术原因，目前的量子比特退相干时间还很短，远未达到指数加速的要求，量子计算未来的发展仍然是一个未知数，目前的量子计算机也只能在超低温下运行，目前尚未具有实用价值。
接着，向院士进一步指出了量子计算未来的研究方向和发展趋势，向着规模化、容错化和集成化方向发展。量子计算在本世纪头二十年取得了显著的发展，但仍然面临不少挑战。他指出，量子计算是高投入，高风险，同时也是高回报的科研课题，不仅要靠国家政策的鼓励，更需要大量企业的支持，大量优秀人才的付出。
讲座结束后，向涛院士回答同学问题
讲座最后，同学们踊跃提问，向院士也耐心地解答了同学们的诸多问题。他告诉同学们，中国近几年科技发展迅速，但在诸如量子计算的前沿科技领域与欧美国家仍有不少差距。他对年轻的同学们寄予厚望，鼓励同学们投身科学，相信同学们这一代一定能够让中国的科技实力领先世界。（文/李淩云 图/杜爱宇）
