中国科学家终极性预测！谷歌和IBM这项研发人员已超美国所有大学总和！
编者按：近日哈佛在一份重磅报告：《伟大的科技竞争：21世纪的中国与美国的较量》中称，中国在量子信息科学的某些领域——包括量子计算、量子通信和量子传感——已经超过美国。中国目前在量子信息科学领域的投入是美国的4倍。
中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤：
人类社会可能的终极性颠覆技术是什么？
12月11日，粤港澳大湾区最高级别的科学盛会——大湾区科学论坛开幕。在开幕式的主旨演讲环节，来自国内外著名科学家做了主题演讲。
“人类社会可能的终极性颠覆技术是什么？”中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤在演讲中抛出了这样的问题。
薛其坤说，在未来的40年到100年里，由于现代社会对能源的持续刚性需求，地球上的化石能源将逐渐枯竭，而在另一方面，人类社会正走进超大数据时代的信息存储，预计到2025年，现代社会所产生的数据量将装满2000亿个1TB硬盘，平均每个人拥有30个硬盘，光是存储这些数据，其成本就需要500亿元。
数据量庞大，对于计算机的计算能力也不断提出更高要求，但是传统计算机的运算速度与晶体管数目呈线性关系，如果要获得更快的运算速度，超级计算机就会需要更庞大的机房和能源消耗。
对于这些人类社会将面临的问题，薛其坤认为，量子计算机和量子网络，具有运算速度快、消耗能量极低、安全系数超高等特点，将成为未来30年颠覆性的信息技术之一。而在能源方面，人类终将实现聚变能源技术，通过“人造太阳”，获得无限、清洁、安全、廉价，可以保障人类社会持续发展的终极能源技术。
以下是薛其坤演讲内容：
我用15分钟给大家汇报一个感到惊讶的题目《人类社会可能的终极性颠覆技术是什么？》。这个题目有点吓人，什么叫终极性的颠覆性技术？原子弹、氢弹是吗？物理学家说是，但有人说不是，我们究竟知道多少有可能的终极性颠覆性技术？这个问题很难回答，今天我就想面对未来让人感到烧脑的问题，特别想跟年轻人们分享一下。
200多年间的三次工业革命使人类出现不可思议的演进，有很多高技术，但同时也消耗大量的化石能源。按照2019年的数据，目前地球在现在的知识框架下，可开采的石油、天然气只有50年，煤只有132年。即我们以100年用光作为标准，我们今年出生的孩子，在百岁的时候将无油可烧、无煤可用，我们人类要回到钻木取火时代，靠烧木头过日子吗？这是值得我们深思的问题。在未来的10年到100年的时间之间，人类面临的化石能源的枯竭，同时人类社会的发展、现代化社会的增长又对能源不断提出了更高的刚性需求，这是一个巨大的矛盾。我们以大家熟悉的数字时代为例，大数据时代到海量超大数据过渡的时期，大家按基本的国际数据协会的估计，4年以后，每年产生的新数据将会是200乘10的21次方，需要两千亿个1TB硬盘存下来，即全世界70亿人，每人有30个硬盘才能把新产生的数据存下来。而且5年以后，这个数据要进行更新，否则就失去了，光存储这200ZB数据的人民币就需要几百亿，将要消耗大量的能量。Facebook和谷歌一个数据中心有好几幢大楼，消耗很多能量。如何处理海量的数据又变成了更难的问题，我们能有有效、快速地处理超大海量数据时代的数据的信心吗？我们如何解决这个问题呢？
先简单复习数学，2的10次方是1024，2的60次方是100亿亿，这是下一代E级超级计算机每秒钟处理信息的浮点数。现在运算功能最强大的日本Fugaku超级计算机运载速度达到150亿/每秒，但这个超级计算机由大于5000万亿个晶体组成，占地面积超过3亩，每天要消耗72万度电。到了大数据时代如何处理这些信息？现代计算机，包括超级计算机的运算速度和晶体管数量成正比线性的关系，但有一个解决方案，即量子计算机的发展，量子计算机信息处理的速度是量子比特与数目成指数关系，最优的量子算法，最理想的情况下，70个比特相当于20的10次方，等于1000乘以100亿亿，其预算远远超过目前庞大的超级计算机。
量子计算机，可纠错、可发展的双容量的计算机出现可以大大缓解数字时代的能耗问题，同时又会引起信息技术的革命，即未来30年我们认为可能的终极性的信息技术就是量子计算机商业化，以及在技术上发展量子网络。我们整个互联网时代就同现代的电子时代跨越到量子时代，这个时候的运算速度叫做“超快”，消耗能量极低。但这是远远不够的。如果石油、天然气和煤被全用光，我们只有木头可烧、水电站可用，照片中哪种技术将会消失呢？大飞机还有油烧吗？我们还能建造香格里拉这样的大楼吗？水泥用什么烧，电梯怎么建，钢铁怎么炼？大家说有水电站，目前全世界一年消耗的一次性能源的量需要建1451个三峡大坝，这些大坝的水泥用木头烧吗？大家说用光伏，现在全世界使用的能量需要目前商用化硅太阳能电池的面积要达到中国国土面积的1/5，我们1/5全变成太阳能电池才能维持现在的整个地球的生活，显然也不行。答案是什么？面向太阳，太阳有取之不尽的能源，因为核聚变、地球表面每秒钟受到的能量相当于500万吨煤。另外是面向人造太阳（核聚变），核聚变相当于模拟太阳上的化学反应，这个能源是无限的，我们大海中存在的水氚可以供人类社会用700亿年。我们人类社会活不了700亿年，而且非常干净、安全，它不会出现福岛核电站事件，而且非常廉价，1吨氘氚反应释放的核聚变能量相当于700万吨煤产生的能量。
因此我给大家勾画一幅未来100年之内有可能思考的重大问题，那就是面向太阳发展高效的太阳能电池，面向大海发展人造太阳可控的核聚变，然后把这些能量都用储存等办法把它变成像现在的油煤气一样方便，还可以把风电、水电弄进去，这些都涉及一系列问题。其中一个问题，能发现价格比拟于硅，效率达到砷化镓40%的太阳能材料吗？硅的太阳能转化效率理论值是31%，现在用的是23%，23%基本上可以用平价入网。如果能达到实验室商业化26.5%，将会大大节省能源。如果把硅能提高到50%就能解决很大的问题，但是这是一个科学上极其具挑战的问题，牵涉到半导体物理、量子物理，我们能把每个光子都转成电子吗？这是一个挑战，尤其是做物理人的智慧极限。人造太阳用高温操作的托卡马克实现，这是挑战人类智慧非常重要的东西，需要我们静下心来好好地面对这样一个重大的技术，包括设计的科学问题。
2021年做一个展望，我们不希望这几代就把地球上的化石能源用光，我们要给子孙后代留一点煤油气，我们要通过科技创新开发用之不竭的太阳能和人造太阳能，有可能出现一个终极性的革命或者之一，我们叫做第X次工业革命，在基本上不使用化石能源的前提下，过去二百多年三次工业革命造就的所有主要技术和未来100年发明的所有新技术，都是因有不充足的清洁能源的存在而持续为人类服务。
我想这个问题是挑战全世界所有人类智慧的非常重大的问题，值得我们深思，我希望通过报告告诉年轻人要面向未来，找到一个方向去努力。我希望这个讲座可以给年轻人启示，希望你们为国家高水平的自立自强这一非常重要的领域作出有利于国家现代化建设，有利于人类社会发展的贡献。谢谢大家。
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《瞭望》专访中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤：
如何让量子科技创新链人才辈出？
围绕量子信息技术进行人才培养布局，要充分研究、学习、借鉴过去40年电子计算机及其信息网络技术发展的方式方法
文 |《瞭望》新闻周刊记者 魏雨虹
杰出科技人才需要具备怎样的特质？在中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤看来，他们需要具备扎实的理论基础、卓越的科学直觉、对探究自然奥妙或者思考科学问题浓厚的兴趣……
凭借这些特质，2012年，薛其坤带领团队实现对量子反常霍尔效应的实验发现。因为这个重大科学突破，薛其坤团队摘得2018年度国家自然科学奖一等奖。
近日，《瞭望》新闻周刊专访薛其坤，他表示，在量子科技人才培养上，我们要统筹、科学、系统部署，力争让量子科技创新链各个环节人才辈出。
薛其坤院士与南方科技大学新生交流 南方科技大学供图
中国量子科技人才方位
《瞭望》：目前，我国量子科技领域人才储备的整体情况怎样？
薛其坤：量子科技可以分为两大领域：一个是科学领域，很大程度上就是量子方面的基础研究；一个是技术领域，包括一些工程化的、应用的研究。
全世界对量子力学的基础研究都在持续关注和发展，它是物理学中研究人数最多、研究深度最深的领域。我国和美国等世界先进国家的情况一样，这方面人才的规模是由大学的规模尤其是排名前40大学的规模，以及国家所有研究所的规模决定的。因为在这些大学和研究所中，三分之一研究物理的人，都要研究量子力学。这个比例和全世界先进国家大致相当，构成了一支庞大的队伍。另外，美国有部分公司在进行量子科学基础研究，中国相对较少。
在技术开发和应用方面，在量子信息技术三大领域中的量子计算上，中国的人才规模位于世界第二。在这个领域，美国投入的经费和人才规模最多。美国的大学、研究所里研究量子计算的人才规模比中国要大一些，而且美国的公司在这方面投入的人员非常多。据我了解，仅仅是谷歌和IBM，他们从事量子计算研发的人员加起来，就超过了美国所有大学的总和。
量子通信，我们国家投入的经费和研发人才数量应该是世界上最多的。
量子测量，这个领域涉及范围很广，我们国家在该领域的人才规模总体来说同样处在世界第一方阵，规模和我国从事量子科学基础研究的人才相当。
《瞭望》：应该如何针对量子科技特点，打造有针对性的人才培养体系？
薛其坤：打造有针对性的人才培养体系，主要是就量子科技的应用而言。
既然量子信息技术已经被认为是未来可期的、颠覆性的信息处理技术，那么围绕它的人才培养体系布局，就应该要充分研究、学习、借鉴过去40年电子计算机及其信息网络技术的发展。我们要像过去布局、发展电子计算机一样，思考量子计算机的发展，要形成这样一种共识。
对电子计算机来说，其发展得到硬件、软件、网络等不同方面人才的系统性支撑。量子计算机的发展，也涉及硬件、软件、光纤联网、无线联网以及将来可能出现的卫星联网等方面，那么要借鉴电子计算机发展的方式方法，对其进行系统的人才培养布局。
创新链各环节如何培养人才
《瞭望》：如何保证量子科技创新链各个环节都能人才辈出？
薛其坤：首先要对量子科学基础研究高度重视。基础研究是所有应用的总机关、水龙头，基础研究的水平决定了我们未来30年技术开发的水平及其应用的规模、效率。正如量子力学在西方国家建立、发展至今已有100多年，基础研究的进步需要长时间积累，而我国在量子科技基础方面的地位，和我国整体基础研究水平在世界所处的地位相似。目前，国家对基础研究已做出非常好的部署。应该把量子方面的基础研究视作重点领域，在政策、资金、人才队伍建设上给予支持，从而保证我国在量子科技基础上具备最强竞争力。
在量子技术研发及其人才培养储备方面，可以出台引导性优惠政策，让高技术企业参与进来。一般来说，企业在约五年内看不到一项技术研发的经济回报，就会选择退出或者不重视，国家可通过政策支持，鼓励它们投入利于长远效益的研究及人才布局。在这方面，还可对投资界特别是风险投资界进行政策引导，量子科技领域的投资风险更大，但其可能的效益回报非常高。
在人才的培养上，我们要打造内功，统筹、科学、系统地部署，完成好创新链各个环节的人才培养。
《瞭望》：高校如何更好培养量子科技人才？
薛其坤：各个大学的校长，针对各自学校特点，应有所为有所不为。有条件的高校，还是要根据未来科技发展的战略制高点，在诸如量子信息技术这样的领域有所投入，对相关领域教师队伍建设可以有所侧重，可以增加该领域教师编制名额。
《瞭望》：青年科技人才在量子科技创新活动中扮演怎样的角色？对其应当如何培养？
薛其坤：青年人有充沛的精力、探索性、好奇心，他们初生牛犊不怕虎，在全新的、未知的方向上具有极大优势。要鼓励他们大胆探索颠覆性创新，去取得0到1的突破。老一辈的科研工作者，不管是世界观还是科研的习惯、能力、水平已基本定型，对一些新问题有时会有偏见和成见。但是，我们会看战略、看根源。所以，在一些相对成熟的方向上，年轻人还是需要耐心倾听有丰富经验的科学家指导，以便更快把基础打好，去实现1到N的发现创造。
科学研究不存在绝对的失败
《瞭望》：允许失败、宽容失败，你认为这对于培养量子科技领域杰出人才的意义何在？如何建立相关机制？
薛其坤：科学研究存在不确定性，没有绝对的失败。就像我们团队进行量子反常霍尔效应的实验，当动用所有的智慧、能力、条件去做它，走通了，证明这条研究路径的正确。没走通，则给该领域其他研究人员提供了借鉴，他们就知道不能走这条路，这实际上也是一种“成功”。
所以，在对项目的评审、人才的评价上，仅仅按成果评价，不是完全公正、正确和科学的。我们应该更加理性地考察一个人完成其研究的过程、状态，据此在评价体系上作出调整。这对于培养杰出科技人才而言也非常重要。因为突破性创新，往往发生在刚开始时大家并未意识到的地方，杰出人才往往能发现一些别人发现不了的东西，能摸索出自己的道路，这种情况下，就不能完全按照完成一项生产任务、产出一种产品的方式去评价他。
《瞭望》：如何引导更多年轻人投身于科学事业？
薛其坤：科学文化和创新氛围的打造非常重要。要通过科普，让孩子在小学、中学就了解科学的魅力。好奇心是人非常本质的东西，科学则是人类对自然界好奇心的最高水平体现。我们需要通过不断巩固孩子们对科学的好奇，把好奇心最终转化成对科学事业的追求。
然后是让年轻人具备良好的研究和生活条件。就像1999年我回国时，国家对基础研究开始重视，我得到较大经费支持，拥有很好的实验平台，这就从研究条件上保障了我对科学的热爱和好奇心的实现，从此坚持了下来。
另外，家国情怀方面的教育非常重要。高科技决定了国家的安全和国际竞争实力，年轻人如果想报效国家，想为中华民族复兴作贡献，想成大才，投身科技事业是非常重要的方向。
外媒：量子计算机重塑未来工业 欧洲初创企业竞相研发
西班牙《世界报》网站11月16日发表题为《量子计算机：将改变工业方向的技术》的文章，作者系安赫尔·G·佩里亚内斯。全文摘编如下：
量子计算机成为大科技企业之间的一场新技术竞赛，虽然仍处于起步阶段，但有关量子计算机研究的最新进展提供了经典计算机无法比拟的能力。
量子技术代表了一种范式转变，这预示着未来的商业前景。未来其发展程度仍然是一个未知数，但工业界决不能置身事外、袖手旁观。
谷歌、国际商用机器公司（IBM）和亚马逊等技术巨头纷纷参与其中。在探寻如何建造量子计算机的过程中，我们一步步树立起一座座里程碑。
过去10年中取得的进步为未来的公司提出了只能由量子计算机解决和完成的问题和任务。量子计算机有望成倍地提高经典计算机的计算能力。正如西班牙著名物理学家胡安·伊格纳西奥·西拉克所指，这一事实为金融、医药、物流或科学自身等领域的革新提供了一片充满可能性的处女地。伊格纳西奥·西拉克曾提出将量子物理学应用于计算的多个重要观点。
然而，他也从一开始就明确表示，必须摒弃这种技术投入使用指日可待的想法。他说：“我们确实已经掌握第一批原型机，但其规模仍然非常小，而且功能并不强大。但毕竟跨出了第一步。”
迄今为止在这个方向上迈出的最重要步伐在于，本周美国计算机巨头IBM宣布已经研制出一台能运行127个量子比特的量子计算机“鹰”，这是迄今全球最大的超导量子计算机。换句话说，这是第一台具有如此强大计算能力的计算机。
巴塞罗那自治大学量子信息教授、欧盟委员会量子技术旗舰项目指导咨询小组成员安娜·桑佩拉指出，目前的问题在于，“这些计算机仍然会犯很多错误”。但她还表示，得益于量子传感器的速度和精度，应用于工业的量子传感器已经取得重要进展。
她还表示，在医学领域，“正在展开大量工作，以期使这些传感器能够测量大脑中的超小信号或心脏中的变化信号”。
伊格纳西奥·西拉克表示，同样可以利用量子计算机研发在今天看来不可能实现的化学化合物。例如，人工智能可以用于研发能源密集度较低的肥料。
IBM等公司已经为自己提出新挑战——使用量子计算机来塑造新的分子，以“模拟大自然将土壤中的氮转化为富含硝酸盐肥料的能力，进而减少化肥对环境的影响”。与此同时，谷歌正在与大众集团的信息技术部门合作，利用量子计算机帮助后者探究新材料的结构，特别是电动汽车的高性能电池。
目前欧洲已有多家初创企业致力于量子计算机的研发，这些企业希望搭上仍处于起步阶段的量子技术的列车。然而，这些企业同时也表示，如果欧盟不想在争夺量子优势的竞争中进一步落后于中国和美国，就必须加大力度推动这项技术的发展。
德媒：德国斥巨资研发量子计算机
据德国《商报》网站11月15日报道，当地时间周一，德国联邦教育与研究部向一个财团提供了超过4000万欧元的资金，用于加强德国的量子计算机技术。很大一部分资金将流入德国和芬兰合资的IQM公司提供的量子计算机。
报道称，该设备今后将被融合到位于加尔兴的巴伐利亚科学院莱布尼茨超级计算中心。德国联邦教育与研究部部长安雅·卡利切克说：“我们借此为未来三年的工作奠定基石。”
报道还称，这笔资金是在量子计算机技术国际竞赛中跟上步伐的更大计划的第一步。德国联邦政府在今年5月为此共拨款近20亿欧元。其中11亿欧元来自联邦教育与研究部的预算，8.78亿欧元来自联邦经济部的预算。
报道介绍，加尔兴的计算机将拥有20个量子比特。在五年内，德国将配备一台至少拥有100个独立可控量子比特、具有竞争力的量子计算机，而且还应扩容到至少500个量子比特。作个比较：美国国际商用机器公司（IBM）将于今年推出的“鹰”量子处理器拥有127个量子比特。
卡利切克说，加尔兴的项目将在未来几年内为德国的研究和工业用户提供“欧洲制造的量子计算机”，“对于这个未来领域，我们也必须在德国开发我们自己的专业知识和技术”。
她说，德国不应该在这个关键领域依赖他国，“仅仅依靠第三方的基础设施是不够的，因为第三方随时可以阻止我们使用他们的设施”。
报道指出，借助量子计算机概念，科学和工业界正对这样一个事实作出反应：迄今流行的高性能计算机的发展正在达到其物理极限。
（参考消息）
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