中国能否研发量子计算机从而实现对美国芯片的弯道超车?

不要老说“弯道超车”了,事到如今谁见到了所谓的弯道超车了?量子通讯、计算机等目前都还是基础理论阶段,到实际应用还很远,根本就是远水不解近渴的事。川普既然敢对中国那么多家高科技公司舞动大棒就是看到了咱们的“高科技”都是在美国的底层架构上结出的果实。踏踏实实地做事吧,梦很美但那不是现实。

你以为在量子计算机领域超越米国了吗?也没有!只是在量子通信领先于米国,在量子计算领域,还是落后米国的。谷歌公司的Sycamore量子计算机是由53个量子组成的,而我国的量子计算机是由10个量子组成,差距一目了然。其实在先进技术的研发上,米国拥有较大的科研优势和人才优势。

目前来看,现在的芯片技术已经快到物理极限了:

来自英国卫报的消息:德国PDI固体电子学研究所、日本NTT基础研究实验室、美国海军等单位研制出了目前最小的晶体管,直径是167皮米(0.167nm)为已知最强的IBM 7nm的1/42、头发的60万分之1、DNA链的1/15。

据悉,科学家是在一个砷化铟晶体上制备了12个带正电的铟原子环绕着一个酞菁染料分子。《自然·物理》称,在这样的原子尺度上,电子流通常很难得到可靠地控制,电子会跳到晶体管外,导致晶体管无效。


由此可知,当芯片制程发展到物理极限时,基本上就不会有大的突破了。现在的芯片制程已经到了5纳米,距离极限3纳米制程也不过是一步之遥。科技还是要发展的,当芯片走到尽头时,也只能另投他路了,没错这就是“量子计算”。

量子计算机和现在的将计算机一样,也是需要芯片的。只不过,与现在计算机不同的是,量子计算机的计算并不是依靠芯片,而是依靠原子和分子,而芯片只不过是为原子和分子提供一个发挥作用得场所而已。现在的计算机要实现的计算功能就必须依靠芯片上面的逻辑电路。也就是说,量子计算机的计算是原子和分子之间的纠缠态或者自旋态,而现在计算机的计算则是通过人工规定的程序。

量子计算机中的量子数量越多,就意味着量子计算机的计算能力越强。像Sycamore量子计算机计算300位质数仅需要200秒,而如今最先进的超级计算机则需要1个实际的时间来完成这项运算。因为Sycamore计算机是由53个量子组成的,它1次可以运行2的53次方个数位,大概是9007199254740992种数据。而国产的量计算机是由10个量子组成的,1次运行则有2的10次方个数位,也就是1024种数据。由此可知,差距是多么大。所以说,无论是当今的芯片,还是未来的量子计算机,米国无疑是占领了制高点。当现在的芯片技术发展到极限时,那再次比拼的就是颠覆性质的量子计算机了。

西方量子计算机技术也很先进的!中国要弯道超车!一要加大对科技教育的投入!!!二要营造更好的人才,创新的环境,改革一些体制,制度!让科技转化之路更通畅!卧薪尝胆,直道超车亦不远矣!

不要老是迷信弯道超车,这玩意喊喊口号可以,开车的都知道,弯道翻车的几率比超车成功要高!有些学科就只能沉下心来一步一个脚印慢慢搞,特别是基础科学!做科研的更不能有这种好高骛远的心态,不然将是中国科学界的灾难。

很高兴一起来聊聊量子计算这个话题。先表达一下自己的看法:量子计算总体还处于相对早期研究阶段,长远看中国有机会在量子计算方面获得很好的发展,但是,量子计算并不像我们一般认知的只是简单的做芯片设计,这是综合性的从理论、算法、材料、测控、应用、体系架构等综合性的全新的突破。要实现真正实用的量子计算还有很长的路要走。我们切不可盲目乐观,但也不必过分悲观,尊重科学规律长期务实投入才是我们的应取之道。切不可在当前情况下,鼓吹科技大跃进、重蹈大炼钢铁覆辙!

以下给出一些基本信息(因为量子计算确实很前沿和难懂,文叔根据公司访谈、学术界专家请教给出的信息以及个人观点可能存在不足甚至错误,欢迎各位指正探讨。同时因涉及面较多,本文不展开介绍讨论量子计算详细内容,感兴趣的可以关注文叔共同探讨交流。)

1、当前国内国外量子计算发展状况。

国际最新的情况能够达到53量子比特,2019年google实现了“量子霸权”。最新的拥有53个超导量子比特的Sycamore 处理器,可以在200 秒内运行全球最强的超级计算机Summit耗时 1万年才能完成的计算,实现了“量子霸权”(Quantum Supremacy)。但实际上并没有太多现实意义,更多的学术意义。

国内目前大概是20量子比特的水平,正在向50量子比特努力,包括浙大、中科大等团队都在研究。同时我们要知道的是,并不是一昧的单纯看量子比特数,同时需要看量子比特的保真度等。总体上我们是存在一定的差距的,或者说可能目前相当于国外2016~17年的水平。但这个差距应当是能够赶上的。

2、大的发展趋势预测。

  • 0~5年:量子模拟、量子霸权。这个阶段更多还是进行理论、算法突破,并基于量子模拟研究算法和应用。同时,我们看到,国内像本源量子、量旋科技等出现了基于核磁共振、金刚石色心的2bit量子位的量子计算机,用于科研等。因此,量子教学、量子人才培养应该也是这个阶段的重点。
  • 5~10年:针对特定应用的量子计算系统 ,即所谓的NISQ时代。按照部分专家的观点,需要满足>200量子比特,至少需要发展到175bit量子位可以开始考虑商业应用,解决专用问题 。NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)嘈杂中型量子时代,乐观预估3~5年可以达到,形成40亿美元市场;量子计算最早成熟应用:材料设计等 (目前占据了超算30%以上的算力) 等市场。
  • 10~20年:通用量子计算 >10000万量子比特。这个将是漫长的过程,悲观的观点可能比这个时间要更长甚至觉得很难实现。

因此,不可以过分的乐观,这不是一朝一夕的事情。需要长期的投入和突破。

3、当前国内量子计算的情况。

  • 国内人才缺乏,处在搭建实验室、培养人才阶段。真正有经验参与过量子计算研究的人基本是从国外回来,比如浙大的王浩华、百度的段润尧、阿里的施尧耕、腾讯的张胜誉、华为的翁文康、量旋电子曾蓓。目前全国每年培养的量子计算的人才可能不超过50个。
  • 领军人物:业界号称的GDP——郭光灿、杜江峰、潘建伟,另外还有南科大的俞大鹏院士、香港中文大学物理系主任林海青院士等。
  • 研究机构:中科大、浙大、北京量子信息科学研究院、深圳量子科学与工程研究院、南科大量子科学与工程研究院
  • 同时阿里、百度、华为等都成立了量子计算实验室等,从量子模拟、量子算法、量子应用等方向开展研究,并协同大学研究机构共同研究量子芯片

4、量子技术及量子计算系统简介

量子技术体系根据不同的实现量子比特的方法和技术包括了离子阱、超导、半导体、核磁共振、金刚石色心等。详细的技术就不做介绍了。

量子计算系统包括了量子芯片系统(注意,用的是芯片系统而不是芯片)、控制系统、量子软件(算法/应用等)、以及低温环境(针对超导技术)等。每一个环节其实都很关键。

总结,量子计算是全新的从理论(量子力学)突破到科技实现的综合的复杂前沿研究领域,还处于早期。国内已经在积极投入和跟进,且取得了不错的进展,但依然存在人才不足等各方面的挑战,需要做好长期的投入准备,不可冒进也不必妄自菲薄。同时可以根据量子计算的进展,积极开展产业化的准备和可能得应用,比如当前阶段研究量子技术的同时,开展量子教学、量子模拟等方面的研究应用。

中国在量子通信方领先,在量子计算方面稍微落后,但是差距没有那么大。以中国人的智慧、勤劳、毅力、勇气,相信外国人有的,我们中国会有;外国人没有的,中国也会有。我们毛主席说过”让敌人封锁吧,封锁I0年8年,中国一切都会有的。”这还是在中国一穷二白之时白手起家之际。今天,我中华奋起腾飞时,会将伟大领袖的预言缩短到世界惊讶的速度。让美帝国主义的扼制见鬼去吧,因为中国已经真的站起来了!

能!由于美国及其西方对我们的封堵,我们有了自己的北斗,可以帮助我们更好的监控敌人,保家卫国。由于美国及西方对我们的封堵,我们有了自己的国际空间站,可以让我们有能力保护我们的太空资产,保护太空主权。同样,由于美国西方对我们的封堵,我们有了5G,可以让帮助全世界爱好和平的国家不再遭受西方国家的无耻监听。今天,我们又一次遇到封堵,这仅仅是我们的民族走向伟大复兴的过程,我们同样能够在最短的时间内以一记响亮的耳光打回去。

量子大家基本同步研究,基本在同一水平线上。

欧美的优势:理论基础更扎实,是资本市场堆动,同时掌握金融话语权,社会的资本更雄厚但是计算成本和收益,造成中途退场和抛弃项目的可能性很大。

中国的优势:举国体制,能集中精力办大事,并持续不计成本投入,有更高的概率获得成功。

在前沿科学领域,没有参照物,全靠自己探索,因而人才很重要。综合什么“弯道超车”,得看运气,有时候一个天才就解决了关键问题。综合看欧美胜出的可能性更大,中国也不是没有机会一鸣惊人的领先。

具体技术我可能不太懂,但现在我们最落后的地方是基础科学,一起我们一直站在西方国家的基础是发展,现在随着我们的强大威胁到了他们的垄断地位,直接从地基上开始限制,就算我们的量子计算机技术够先进,但芯片和半导体的基础构建我们依然是大幅度落后,那么搭建量子计算机依然是空中楼阁

中国向来只做不说!太空航母早就在研发,卫星武器早就在调试!激光武器已经领先!君不见歼20骗了美国防长!辽宁舰骗了世人!东风快递惊人的发展!华为5G超车!比亚迪电动车!不用太担心中国人智慧!弯道超车一直在进行,只是没必要炫耀!民用大家看的见!军用的在偷偷地进行!藏诎这是中国千年来的美德!

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