浦江创新论坛 | 薛其坤：通用量子计算机诞生至少还需要10-20年

从传统计算机到量子计算机，还有多长的路要走？今天（9月7日）开幕的2024年浦江创新论坛上，2023年度国家最高科学技术奖获得者，中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤对此进行了探讨。

薛其坤对传统计算机和量子计算机进行了比较。

传统计算机基于晶体管和集成电路。1947年，贝尔实验室的布拉顿、巴丁和肖克利发明了半导体晶体管，并因此于1956年获得诺贝尔物理学奖。1955年，肖克利在加州创立首个半导体工厂，进而发展成为今天的硅谷。1958年，基比发明了集成电路，并因此获得了2000年诺贝尔物理学奖。

超级计算机是传统计算机的奇迹，其特点是运算速度高、存储密度高。峰值算力达1.1百亿亿浮点数/秒，晶体管数目约6000万亿，但其占地面积也高达3亩，功耗达到50万度/天。

传统计算机的CPU也在不断迭代升级。比如英伟达H100芯片，拥有800亿晶体管，算力达到1.5亿亿，其功耗达到700W。Cerebras Systems的AI加速芯片则集成了4万亿晶体管。

但是在人工智能时代，这些还不够，我们还需要更强大的算力。薛其坤指出，AI时代信息处理需要更高算力、更高的存储密度，且按照可持续发展要求，需要更低能耗。

量子计算机为实现这个目标提供了重要可能。两者相比，传统计算机的传统比特为场效晶体管，其工作温度为室温。而超导量子计算机的超导量子比特为约瑟夫森结，其工作温度低至零下273度。

因为需要庞大的制冷机，所以通用超导量子计算机占地约1/4足球场，而且永远不能小型化。因此我们永远不用担心自己的电脑被量子计算机代替，就像不用担心汽车会被飞机代替。

那么什么时候才能研制出通用量子计算机？薛其坤指出，目前还有五道技术难关：错误率、相干时间、制冷机、硬件方案不确定性，因此估计至少还需要十到二十年才能研制出实用的通用量子计算机。

薛其坤表示，通用量子计算机挑战人类的最高智慧，其研发难度高于人类首次登月，是一个国家最强科技实力的象征之一，这需要物理学家和计算机专家等的共同努力、久久为功。

作者：孙欣祺

图：邢千里 摄编辑：孙欣祺责任编辑：任荃