我國已經研究出第一臺量子計算機,未來在晶片上能否彎道超車?

2020-12-15 天蠍財經

對於現代工業來說什麼東西最重要?那非晶片莫屬,特別是對那些高精尖產品來說,絕大多數產品都離不開晶片,晶片可以說是這些高精尖產品的大腦,沒有了大腦,這些產品都會陷入癱瘓的狀態。

我國晶片需求龐大,卻沒法自己生產高端晶片。

我國作為全球最大的製造業國家以及全球最大的外貿出口國家,我國每年的晶片消費是非常龐大的,但是目前我國有很多晶片都不能自己生產,按照目前我國的晶片製造能力,我們只能生產一些中低端的晶片,也就是14納米以下的晶片,對那些高端晶片,比如7納米5納米晶片仍然嚴重依賴進口,即便我國有些企業能夠自主研發出這些高端晶片,但是想要把它生產出來,仍然要委託給臺積電等一些晶片製造廠家進行生產。

也正因為在高端晶片上面,我們沒法做到自給自足,所以當面臨外部一些不確定因素的時候,我們很多企業都陷入了比較被動的局面。

而在高端晶片製造上面,我國之所以處於被動局面,因為晶片製造是一個非常複雜的工程,這裡面涉及到很多環節都需要擁有一些高精尖設備和軟體,比如高端光刻機,高端光刻膠等等。

也正因為高端晶片製造非常複雜,所以目前全球沒有任何一個國家能夠完全獨立生產出來,這裡面都需要各個國家之間相互分工,從而做到優勢互補。

但是根據《瓦森納協議》的有關規定,目前很多西方國家都對我國進行一些技術封鎖,結果導致我們在晶片製造鏈上很多產品和技術都需要自己研發生產,這也是為什麼我國晶片長期徘徊在90納米以下的重要原因。

我國晶片製造跟國際頂尖水平有差距,需要尋找其他突破口。

按照目前矽基晶片的發展趨勢來看,短期之內我國矽基晶片想要接近國際先進水平仍然是有很大的難度,畢竟目前國際最先進的晶片已經達到5納米,而且未來幾年3納米也會投放市場,但是我國真正完全能夠獨立自主生產的晶片也就24納米(預計2022年左右會投產)。

那這是不是意味著,我國在晶片這個領域會一直被別人卡著脖子呢?當然不是。

矽基晶片發展其實也有天花板,根據摩爾定律,矽基晶片一旦達到3納米之後,想要突破難度是非常大的,雖然目前科學家已經能夠製造出小於1納米的電晶體,從理論上來說,未來晶片是能夠突破摩爾定律的,也就是能夠生產出1納米以下的高端晶片,但是在一納米以下的晶片當中,電子在電晶體中間的流動將會變得不穩定,所以無法保證晶片的正常運行。

所以未來想要突破摩爾定律製造出更高的晶片,就只能尋找其途徑,其中量子晶片就是一個突破方向,而在量子相關技術領域,目前我國是處於世界先進水平的,目前不論是在量子通訊還是量子計算機方面,中國都已經達到是世界領先水平。

九章量子計算機問世,功能強大

量子計算將是未來一個技術制高點,所以目前包括中國在內的很多國家都非常重視對量子計算的研發投入,在量子計算方面,目前中國已經走在了世界前列,比如九章計算機就是一個很典型的例子。

前幾天由中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的科研團隊與中科院上海微系統所、國家並行計算機工程技術研究中心合作,成功研發出了九章量子計算機。

九章量子計算機採用76個光子輸出,從而打破了之前谷歌量子計算機玄鈴木保持的53光量子的記錄,其運行速度更是提升了100億倍。

那這個九章量子計算機計算速度到底有多牛呢?我們來說一個簡單的例子,在處理「高斯玻色採樣」問題時,當求解5,000萬個樣本的高斯玻色取樣,目前全球最快的超級計算機「富嶽」需要6億年時間,計算完人類是否還存在還是一個問題,但同樣的問題,九章量子計算機只需要200秒,大家自己想像一下這個速度到底有多快。

而九章量子計算機計算速度之所以這麼強悍,因為它採用的是量子技術,這種技術可以讓二進位的0和1並行計算,從而大大提高了運算效率和速度。

假如未來這種量子計算能夠應用到晶片當中,那麼對晶片的製程要求就沒有那麼高,只需要在晶片當中注入幾百個量子或者上千個量子,就可以達到很高的運算速度。

而目前高端晶片裡面有上億個電晶體,這對於晶片製造工藝要求非常高,對光刻、蝕刻等方面要求都非常高,而在晶片當中注入幾千個哪怕是上萬個量子這種難度要遠遠比目前在一個小晶片當中注入上億個電晶體難度低很多。

這意味著一旦未來量子技術成熟了,並能夠應用到晶片當中,那我國就有可能突破目前晶片困局,甚至能夠在全球處於領先的地位,從而實現彎道超車。

當然目前量子計算還處於實驗室階段,比如中國科學技術大學製造出76個量子需要在龐大的場所進行,這個體量要遠遠超過目前的晶片,所以短期之內量子計算是不可能應用在晶片上的。

但是隨著人類對量子計算研究的不斷深入,我相信未來幾十年量子晶片是有可能誕生的,就像當初計算機剛誕生的時候,它的體積也像房子那麼大,但是現在計算機已經變成手機這麼小了,所以對於量子晶片,我們還是充滿期待的。

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