中國科學(xué)院院士薛其坤:通用量子計算機(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: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年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)校長薛其坤介紹了量子計算機(jī)的發(fā)展。

回顧傳統(tǒng)計算機(jī)硬件的發(fā)展,得益于兩個重大發(fā)明。一個是貝爾實驗室晶體管的發(fā)明,另一個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17億個晶體管,比中國的人口還要多。

同時,超級計算機(jī)也得到了長足的發(fā)展。薛其坤介紹,超級計算機(jī)的特點是運(yùn)算速度高、存儲密度高,能力最強(qiáng)的超級計算機(jī)的峰值算力已經(jīng)達(dá)到1.1百億億浮點數(shù)/秒,晶體管數(shù)量達(dá)到六千萬億個,但是占地面積大,相當(dāng)于四分之一個足球場,每天消耗五十萬度電。

此外,傳統(tǒng)計算機(jī)芯片也從CPU發(fā)展到GPU,英偉達(dá)H100芯片擁有800億個晶體管,算力已經(jīng)達(dá)到超級計算機(jī)的1%。美國芯片初創(chuàng)企業(yè)Cerebras Systems的AI加速芯片則集成了4萬億晶體管,算力已經(jīng)超過超級計算機(jī)運(yùn)行速度的1/10。

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

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

薛其坤介紹,量子計算機(jī)在物理上通過量子糾纏或量子疊加,同時操控N個量子比特的2N種狀態(tài),進(jìn)行信息的并行處理,帶來強(qiáng)大的算力。

當(dāng)然,什么時候能研制出量子計算機(jī)?薛其坤指出,從物理學(xué)上至少還有5道難關(guān),包括錯誤率、相干時間、制冷機(jī)、硬件方案不確定性,估計至少還需要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算機(jī)。

“量子計算機(jī)的研制本身就是一個體現(xiàn)人類智慧的創(chuàng)新工作,也是一個國家最強(qiáng)科技實力的象征之一。”薛其坤表示,量子計算機(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。本屆論壇由開幕式及主論壇、專題論壇、展示對接、特別對話和系列成果發(fā)布、青年創(chuàng)新講壇、主賓國之夜等活動組成,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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2024-09-09
中國科學(xué)院院士薛其坤:通用量子計算機(jī)至少還需10-20年
從物理學(xué)上至少還有5道難關(guān),包括錯誤率、相干時間、制冷機(jī)、硬件方案不確定性。

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