中國科學家正在實施一項10億元的高風險高回報計劃，以建設低能量高性能計算系統
中國正在建造一臺10億元人民幣（約合1.454億美元）的「超導計算機」，這是一臺前所未有的能夠開發新武器、破解密碼的機器。根據官方信息和參與該項目的研究人員，分析智能，幫助避免能源需求激增。計算機是耗電的，而且越來越多。根據半導體工業協會的估計，到2040年，他們將需要比世界所能產生的更多的電力，除非他們的設計方式得到極大的改進。超導計算機是科學家提出的減少計算機計算環境足跡的最激進的進展之一。這一概念的基礎是通過超導材料製造的過冷電路發送電流。根據一些估計，這個系統至少在理論上能產生幾乎零的阻力，而且只需要傳統計算機能量的一小部分，從四十分之一到千分之一。
進入超級聯賽中國科學家已經在將超導技術應用於計算機方面取得了一些突破。他們開發了新的集成電路，在實驗室中安裝了超導材料，並測試了一種工業工藝，這種工藝能夠在大規模生產成本相對較低的複雜超導晶片。他們還幾乎完成了計算機系統的架構設計。
現在的目標是早在2022年就有一臺機器的原型，根據去年11月中國科學院（cas）悄悄啟動的一個項目，其預算估計高達10億元人民幣。如果這些努力取得成功，中國軍方將能夠加快研究和開發新型熱核武器、隱形戰鬥機和下一代潛艇，其中央處理裝置的頻率為770千兆赫或更高。相比之下，目前最快的商用處理器的運行速度僅為5單位。
據中國超級計算機技術研究人員稱，這一進展將使中國企業在全球競爭中佔據上風，使節能數據中心成為處理人工智慧應用所需大數據的關鍵。cas總裁白春禮表示，這項技術可以幫助中國挑戰美國在電腦和晶片領域的主導地位。「集成電路產業是信息技術產業的核心……支持經濟和社會發展，保障國家安全，」5月，白在訪問上海微系統信息技術研究所時說。用於發展超導計算機的主要設施。「超導數字電路和超導計算機……將幫助中國在集成電路技術方面走捷徑，超越其他國家，」他在研究所網站上說。但這個項目是高風險的。鑑於其他國家的類似嘗試都以失敗告終，批評人士質疑，將這麼多的資金和資源投入到尚未實現的理論計算機設計中是否明智。
在開始的時候超導現象是一個多世紀前物理學家發現的。第二次世界大戰後，美國、前蘇聯、日本和一些歐洲國家試圖建造低電阻的大型低溫冷卻電路。在美國，這項努力吸引了政府的間諜機構、國家安全局（nsa）和國防部的支持，因為這項技術具有潛在的軍事和情報用途。但是超導材料的物理特性，比如鍺，卻不如傳統計算機中使用的矽那樣為人所熟知。
結果，晶片製造被證明具有挑戰性，在低溫下精確控制信息系統（有時接近絕對零度，即零下273攝氏度）令人頭痛。雖然製造了一些原型，但沒有一個能被放大。同時，矽基計算機的發展速度和效率都在不斷提高，為超導計算機的研究和開發提出了更高的標準。
但這些利用矽谷的巨大收益似乎已經結束了，比如高端英特爾核心的i7晶片已經在電腦商店的貨架上運行了近十年。隨著超級計算機的增長，他們的能量消耗也在增加。當今最快的計算機，美國的高峰和中國的太陽道太湖燈，需要30兆瓦的電力才能滿負荷運行，這比一艘洛杉磯級核潛艇所能產生的電力還要多。以及他們的繼任者，能夠運行1,000petaflops或者每秒運行100萬億次浮點運算的exascale超級計算機，可能需要一個獨立的發電站。Li Xiaowei是國家計算機體系結構重點實驗室的執行副主任，他對中國的項目非常熟悉，他說製造超導計算機的主要動機是降低未來高性能計算機的能量需求。李說，「它將是一臺通用計算機，能夠運行從文本處理到查找大質數的各種算法」，後者是解碼加密消息的重要方法。
李不願透露正在建造中的機器的技術細節，但他確認這不是一臺量子計算機。他在接受《南華早報》採訪時說：「它是在古典建築基礎上建造和運行的。」量子計算機不是用值為1或0的比特來編碼信息，而是使用量子比特，它的作用更像開關，可以同時是1和0。大多數類型的量子計算機也需要極冷的環境來操作。人們相信量子計算機比經典的超導計算機要快，但可能僅限於特定的工作，需要更長的時間才能實現。然而，許多技術可以共享並從一個平臺轉移到另一個平臺。比賽開始了在這場競爭中，中國並不是唯一的國家。國家安全局在2014年啟動了一個類似的項目。國家情報局局長辦公室下的低溫計算複雜性項目已經將合同授予了ibm，raytheon-bbn和northrop grumman的研究團隊，以建造一臺超導計算機。節目經理Marc Manheimer在一份聲明中說：「目前基於互補金屬氧化物半導體技術的超級計算機的功率、空間和冷卻要求正變得難以控制。」「基於超導邏輯與新型低溫存儲器相結合的計算機將允許擴展當前的計算設施，同時保持在空間和能量預算範圍內，並可能使超級計算機的開發超出外部。」在方案的最初階段，研究人員將開發存儲器和邏輯子系統的關鍵部件，並規劃原型計算機。nsa表示，目標是以後將這些組件升級併集成到工作中的計算機中，並使用一套標準的基準程序測試其性能。
這項美國計劃的最後期限和預算尚未公布。在中國，一家位於深圳的電子公司xlichip，是中國南方一個不斷發展的技術中心，周二，該公司被授予了一份合同，為位於北京的cas的計算技術研究所的超導電腦程式提供測試硬體。「客戶有一些特殊的要求，但我們有信心提出產品，」公司的一位女發言人說，沒有詳細說明。
中科院半導體研究所的研究員範中超(音)作為專家小組的一部分審查了這份合同，他說硬體是一個現場可編程門陣列(FPGA)，這是一個可重組的晶片，可以用來模擬和測試大型複雜集成電路的設計。
「(FPGA測試階段的)總體設計接近完成，」他說。
有跡象表明，中國正接近其超導目標。
據中國科學院網站介紹，去年，中國研究人員實現了擁有10000個超導結合點的計算機晶片的大規模生產。相比之下，石溪大學(Stony Brook University)和麻省理工學院(MIT)的一個聯合研究小組將超過80萬個連接擠進晶片中。但是到目前為止報導的大多數製造工作都是在實驗室中少量進行的，而不是為了工廠生產而擴大規模。
領袖鄭東寧超導薄膜的國家實驗室和設備組超導物理研究所的在北京,說如果10000 -結晶片低缺陷率有利於大規模生產,他們可以被用作構建塊超導計算機的建設。
鑿掉
鄭說，中國發展新技術的決心只會因為與美國的貿易戰而增強。許多中國公司依賴於美國的計算晶片，而白宮5月份威脅禁止向中國電信巨頭中興通訊(ZTE)出口晶片，幾乎讓該公司陷入絕境。
「今年，從美國獲得某些晶片的難度越來越大。許多人都感受到了這種變化。
但鄭說，中國不應該指望超導計算機技術來挑戰美國的主導地位。美國和日本等其他國家在這一領域的投資比中國多了許多年，儘管它們的投資規模較小，但它們始終如一，使它們在知識和經驗方面具有很大優勢。
「10億元是一大筆錢，但它不能解決所有剩下的問題。無論投資多麼密集，一些技術問題可能需要數年時間才能找到解決方案。
「2022年可能有點倉促。」
中國政府科學政策智庫中國科學技術研究院(Chinese Academy of Science and Technology for Development)研究員魏東源表示，中國應提高該項目的透明度，並向公眾提供更多有關其應用的信息。
「它可以用於天氣預報或模擬新核武器的爆炸。一個挑戰是開發一個新的作業系統。軟體開發一直是中國的軟肋。
上海交通大學(Shanghai Jiao Tong University)的超級計算機科學家陳泉表示，在有關下一代高性能計算機發展的學術討論中，超導經常被提及。
他表示，中國正在建造不止一臺exascale電腦，「一臺可能具有超導性」。