中國(guó)科學(xué)院院士薛其坤：通用量子計(jì)算機(jī)至少還需10-20年

9月8日消息（水易）近日，在以“共享創(chuàng)新、共塑未來(lái)：構(gòu)建科技創(chuàng)新開放環(huán)境”為主題的2024年浦江創(chuàng)新論壇主論壇上，2023年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)校長(zhǎng)薛其坤介紹了量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

回顧傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，得益于兩個(gè)重大發(fā)明。一個(gè)是貝爾實(shí)驗(yàn)室晶體管的發(fā)明，另一個(gè)是德州儀器的基爾比發(fā)明的集成電路。目前芯片的發(fā)展已經(jīng)到了令人驚訝的地步，例如英特爾的某款芯片包含了17億個(gè)晶體管，比中國(guó)的人口還要多。

同時(shí)，超級(jí)計(jì)算機(jī)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。薛其坤介紹，超級(jí)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是運(yùn)算速度高、存儲(chǔ)密度高，能力最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)的峰值算力已經(jīng)達(dá)到1.1百億億浮點(diǎn)數(shù)/秒，晶體管數(shù)量達(dá)到六千萬(wàn)億個(gè)，但是占地面積大，相當(dāng)于四分之一個(gè)足球場(chǎng)，每天消耗五十萬(wàn)度電。

此外，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片也從CPU發(fā)展到GPU，英偉達(dá)H100芯片擁有800億個(gè)晶體管，算力已經(jīng)達(dá)到超級(jí)計(jì)算機(jī)的1%。美國(guó)芯片初創(chuàng)企業(yè)Cerebras Systems的AI加速芯片則集成了4萬(wàn)億晶體管，算力已經(jīng)超過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的1/10。

AI時(shí)代到來(lái)，需要更強(qiáng)大的算力。薛其坤舉例，一個(gè)6秒的視頻，需要2000張英偉達(dá)H100學(xué)習(xí)訓(xùn)練一個(gè)月；如果把視頻的長(zhǎng)度從6秒增加到30秒，需要4000張英偉達(dá)H100訓(xùn)練三個(gè)月。

因此，計(jì)算機(jī)的發(fā)展需要更高的算力、更高的存儲(chǔ)密度，同時(shí)按照可持續(xù)發(fā)展的要求，還需要更低的能耗，量子計(jì)算機(jī)為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了可能。

薛其坤介紹，量子計(jì)算機(jī)在物理上通過(guò)量子糾纏或量子疊加，同時(shí)操控N個(gè)量子比特的2N種狀態(tài)，進(jìn)行信息的并行處理，帶來(lái)強(qiáng)大的算力。

當(dāng)然，什么時(shí)候能研制出量子計(jì)算機(jī)？薛其坤指出，從物理學(xué)上至少還有5道難關(guān)，包括錯(cuò)誤率、相干時(shí)間、制冷機(jī)、硬件方案不確定性，估計(jì)至少還需要10到20年才能研制出通用的執(zhí)行任何量子算法的量子計(jì)算機(jī)。

“量子計(jì)算機(jī)的研制本身就是一個(gè)體現(xiàn)人類智慧的創(chuàng)新工作，也是一個(gè)國(guó)家最強(qiáng)科技實(shí)力的象征之一?！毖ζ淅け硎?，量子計(jì)算機(jī)具有非常好的前途，需要物理學(xué)家、電子器件專家、計(jì)算機(jī)專家共同努力。

據(jù)了解，浦江創(chuàng)新論壇由科技部和上海市人民政府共同主辦，致力于交流創(chuàng)新成果、啟迪創(chuàng)新思想、傳播創(chuàng)新理念、激勵(lì)創(chuàng)新精神，已成為促進(jìn)全球科技創(chuàng)新合作的重要平臺(tái)。本屆論壇由開幕式及主論壇、專題論壇、展示對(duì)接、特別對(duì)話和系列成果發(fā)布、青年創(chuàng)新講壇、主賓國(guó)之夜等活動(dòng)組成，300余位中外專家學(xué)者參與，共話全球科技創(chuàng)新合作發(fā)展。

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