潘建伟

中国科学技术大学教授、常务副校长,中国科学院院士,发展中国家科学院院士。长期从事量子光学、量子信息和量子力学基础问题检验等方面的研究工作,在量子通信、多光子纠缠操纵和冷原子量子存储等研究方向上做出了系统性创新贡献。在Nature、Nature子刊、PNAS和Physical Review Letters等国际学术期刊上发表论文100余篇。研究成果曾入选《科学》杂志“年度十大科技进展”,并同伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果一起被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”。曾6次入选两院院士评选的“中国年度十大科技进展新闻” 、3次入选教育部评选的“年度中国高校十大科技进展”、3次入选科技部评选的“年度中国基础研究十大新闻”、5次入选欧洲物理学会评选的“年度物理学重大进展”、4次入选美国物理学会评选的“年度物理学重大事件”。潘建伟教授自2000年以来分别获得奥地利科学院施密德奖、德国洪堡基金会索菲亚奖、欧盟玛丽·居里杰出研究奖、欧洲物理学会菲涅尔奖、美国物理学会“贝勒讲席”、欧盟ERC研究奖、国际量子通信奖、国家杰出青年科学基金、中科院“杰出科技成就奖”、“中国青年科学家奖”、香港求是基金会“杰出科学家奖”以及“中国十大杰出青年”等国内外荣誉奖项或称号。潘建伟教授于1992年获中国科学技术大学本科学位,1995年获中国科学技术大学硕士学位,1999年获奥地利维也纳大学博士学位。

演讲题目:量子信息技术前沿进展

摘要:量子计算是基于量子叠加和量子纠缠实现的一种新型计算方法。一旦真正意义下的量子计算机研制成功,它将能提供超越经典极限的强大并行计算能力。例如,利用经典THz计算机分解300位的质因数,需150000年;而利用著名的Shor算法THz量子计算机,只需1秒。量子计算为解决密码分析、气象预报、石油勘探、基因分析、药物设计等所需的大规模计算难题提供了诱人的前景。

当前量子计算的发展路线是全面考察基于不同科学原理的各种物理体系在实现通用量子计算机方面的优越性和瓶颈,以及不同体系之间的互补性,共同的目标是实现对量子比特的高精度操纵、有效扩展纠缠量子比特的数目,并且实现更长的量子相干保持时间。我国在量子计算的核心资源——多光子纠缠——的制备和操纵上处于国际领先地位,首次先后实现了五光子、六光子和八光子纠缠,一直保持着光子纠缠制备的世界纪录,并在线性光学系统中实现了几乎所有重要的量子算法的验证。

由于高精度量子操控技术的极端复杂性,目前量子计算研究仍处在早期发展阶段,像经典计算机那样具有通用功能的量子计算机最终能否研制成功,对整个科学界还是个未知数。但理论研究表明,与通用量子计算机相比较,量子模拟机这样一类针对解决一些重大问题的专用量子计算机,在量子比特数目、量子容错界限等方面的技术要求并没有那么高。比如,对“波色取样”这样的问题,一旦达到50个左右光子的纠缠,量子模拟机的计算能力就能够超越目前最快的“天河二号”超级计算机。量子模拟在揭示高温超导、量子霍尔效应、光合作用等基本生命过程、高效氮固化机制等方面具有重大的实用价值,可为人类开发新材料和新能源提供重要的指导,孕育和推动物质科学领域新一代技术革命和产业变革,有望在10至15年内取得重大突破。