《流浪地球》成真?中国最新量子计算机“悟空”将面世

电影《流浪地球2》中,拥有超强算力和自我意识的量子计算机大放异彩,而近日,在安徽合肥,国内首条量子晶片生产线正在紧锣密鼓生产,在这,中国最新量子计算机「悟空」即将面世。本源量子创始人、首席科学家郭国平表示,3至5年内,量子计算将发挥加速器价值,在人类实际生产生活中产生看得见的效益。

据《澎湃新闻》报道,在高性能计算中,摩尔定律受制于物理极限,晶片发热消耗大量能量散热,故亟需新的计算模式出现。与传统计算机使用的二进制数字0或1相比,量子计算机使用的量子比特以一种0和1复杂混合的量子态表示和存储信息。量子计算利用诸如叠加和纠缠等量子现象进行计算,可实现经典计算技术无法比拟的巨大信息携带量和超强并行计算处理能力。

其优势在于与经典计算机的半导体晶片工艺相兼容,并将有望实现晶片的大规模量子比特扩展。而在全球,量子计算正掀起一轮竞争,超过100间量子计算公司投下重本进行研制,其中加拿大的量子计算公司2011年出售了其第一个量子计算机,美国IBM公司在2019年将其商用量子计算机交付部署。

中国方面,中国第一家量子计算公司—合肥本源量子计算科技有限责任公司(下称本源量子)在2020年上线首台国产超导量子计算机「本源悟源1号」,搭载超导6比特量子处理器夸父KFC6-130和本源量子测控一体机。

2021年,其研发的「悟源」24比特超导量子计算机实现整机交付,使中国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。

这背后离不开身兼科学家及创业者的郭国平,除了是本源量子创始人、首席科学家,他还是中科院量子信息重点实验室副主任以及中国科学技术大学微电子学院副院长,并见证着中国量子技术的起步与发展。

1996年,当时青出于蓝的郭国平出于兴趣,从中国科学技术大学外语系转入了物理系,并在大二时遇上著名量子信息学家郭光灿的量子研究团队,之后在该校一直读到博士,毕业后留校任教。读硕博期间,郭国平发现外国的顶级高校都在从事半导体量子计算方面的研究,在该领域,中国几乎空白。于是经和导师商量,他决定走一条更难走的路,转为研究半导体量子晶片。

多年后,量子计算已经发展到科学研究与工程技术并重的阶段,不过作为前沿研究,即便花上10至15年也无法确定未来,为此企业不愿意投入,拒与郭国平团队合作开发量子计算机。因此,在2017年,郭国平与郭光灿院士带领中科院量子信息重点实验室博士团队,联合创立本源量子,致力于研发可供用户交互使用的工程化量子计算机,令中国拥有自主可控的量子计算能力。郭形容,自己创业是被「逼上梁山」,根本没想过赚钱的问题,初期遇上经济困难,他不惜卖掉房子以保公司。

皇天不负苦心人,郭国平表示,20年前,量子实验室非常简陋,只有一张桌子、一把椅子,唯一一把椅子还被坐坏了,「我们最早一批人是『站』着研究的」。到了2022年,本源量子已是全球融资最多的量子计算公司。

据介绍,量子计算机中的量子晶片相当于传统计算机中的CPU(中央处理器),作为首席科学家,郭国平自2010年起连续承担973国家重点基础研究发展计划项目(A类)固态量子晶片项目和半导体量子晶片项目。目前,本源量子已先后推出第一代6比特超导量子芯片夸父KF-C6-130、 第一代24比特超导量子芯片夸父KF-C24-100、第二代矽基自旋2比特量子芯片玄微XW-S2-200等,为应对即将面世、能力更强的「悟空」量子计算机,为其配套的「悟空芯」正紧锣密鼓地生产。

展望未来,郭国平表示,3至5年内,量子计算将会在人类实际生产生活中产生看得见的效益。其至少可以发挥加速器的价值,大幅降低计算时间和成本,例如,10台传统超算计算一个问题需时一个月,但若叠加量子计算机,时间或会缩减至3至7天,「加速器的作用不是替代传统计算机,而是让传统计算机算得更快」。

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