大家都知道，晶体管的发明，包括在这个基础上集成电路的发明，先后两次获得了诺贝尔物理奖。在过去的80多年间，我们见证了一个非常简单的非对称的三明治发展的奇迹，以至于我们现在的超级计算机可达到刚才我提到的每秒达到100亿亿浮点数的信息处理速度，但这个超级计算机的晶体管数目达到了6千万亿个，占地3亩左右，每天消耗的电是50万度，当然咱们中国天河、神威等等也接近这个处理速度，但是非常庞大。
在过去的1/4世纪，我们又见证了从CPU到GPU，当然它的核心还是刚才我谈到的半导体三明治这个发展，这个大家都非常清楚。我们知道，在人工智能时代，今天讲的很多包括机器人方面，人工智能需要强大的算力，比如清华大学唐杰教授他们做的一个6秒的视频，他们用了2千张H100的GPU芯片要训练一个月，当然现在可能发生了一些变化。如果变成30秒的视频，就需要4千张这样的芯片，要训练3个月。如果我们做一个两小时的电影，可能我们一个电站发的电量都不够用。所以在AI和相关技术爆发式发展阶段，我们需要更高的算力，所以算力的需求是一个刚性需求，当然要更高的存储密度、更低的能耗。
解决这样一个问题的方案就是诺贝尔奖获得者塞尔日·阿罗什先生提到的量子计算机，量子计算机实际上就是通过他谈到的量子纠缠和叠加，同时操控N个量子比特，我们叫量子硬币的2N种状态进行并行运算的物理装置。由于我刚才提到的幂指数关系，我们只有60个逻辑比特的量子计算机，如果是理想状态下的话，它就赶上我们一个占3亩地的超级计算机的运行速度或者相比拟，所以指数加速原理就是我们研制量子计算机背后的科学原理。
究竟量子计算机的晶体管或者量子比特长什么样？就是我刚才提到的超导三明治。我们现在用的超导材料一般是铝，铝大家都用，我们家里用的铝壶就是铝。铝氧化了以后就变成了氧化铝，就是三明治中间的火腿，所以我说我们的超导量子晶体管或者量子比特就像生了锈的一个铝壶那样，当然这个比喻不一定特别恰当。但是我们知道，铝的超导转变温度要是-272度。从超导三明治约瑟夫森效应发现，到把这样一个三明治变成一个超导的晶体管或者是量子的比特，花了近40年的研究，所以需要非常漫长的基础科研，才能把一个原理变成一个真正有可能实现的技术，这一点也是我希望在论坛上发出的一个声音。
我在这里做一个简单的对比，左边是我们场效应晶体管对应的传统比特，是一个不对称的半导体三明治，它的工作温度，室温就可以工作，但是我们的超导量子比特晶体管，这个三明治需要在-273度，几乎达到绝对0度的状态下才能进行有效的量子信息处理。这就造成了我们超导量子计算机长成什么样子？它长得非常丑陋，因为它需要一个强大的制冷机。不管我们北京量子院还是全世界正在发展的超导量子计算机，像IBM的，都需要一个强大的制冷机，制冷一个非常小的，并不是包含很多晶体管的这么一个芯片。因为需要这么一个强大的芯片，我们预期未来如果研制成功，超导量子计算机具有通用的我们超级计算机那种功能的话，它占地可能也需要1/4个足球场，所以你永远会见不到一个超导量子计算机的笔记本电脑。
当然，除了超导以外，还有离子阱和原子阵列，咱们北京这方面有非常好的基础。比如我们清华大学和我所在的北京量子院，北京市的一个新型研发机构也都在探索，除了超导量子计算机以外，还有其他途径的量子计算机，究竟最后谁赢？上一个报告也指出了，现在我们都没有一个明确的结论，还需要继续研究。起码一个最大的挑战就是极高的保真度，现在我们这个超导量子比特，晶体管的出错率大概是10的负3次方到-4次方，也就是1千到1万次操作将会出一次错，但是我们希望研制成的通用量子计算机逻辑比特的出错率是10的-10次方，所以我们还有非常漫长的道路需要走。大家都知道，我们半导体这个晶体管，这个三明治的出错率大约是10的-15次方，所以我们相对于半导体的晶体管相比，超导方面还有非常多的工作要做。
什么时候才能研制出量子计算机？也许永远研制不成功，也许需要10年到20年。但是不管怎么样，我想强调的是，通用量子计算机的研制挑战我们人类的最高智慧，研发难度肯定要高于人类的首次登月，是一个国家最强科技实力的象征之一。所以从基础研究到应用开发方面，我们国家也出台了一系列政策高度重视。当然，未来还会建基于超导的量子云等等。
总而言之，基础研究的发现往往会催生一些革命性的工业基础，但是从科学发现最后走向产业需要很长的时间，在量子信息这种高科技领域这一点表现得更加突出。所以我们要统筹好基础研究、应用基础研究、产业商业化，包括人才方面，也要统筹好长期和短期的关系，我们这个量子三明治的故事可能才能继续进行下去。希望有一天走向真正的应用，给我们的强人工智能、通用人工智能时代提供强大的算力，包括很多其他方面的应用。
我的报告就到这里，谢谢大家返回搜狐，查看更多