南科大校长高交会预测！未来50年将出现一个重大科学问题！深圳已提前布局
12月27日上午，第二十三届高交会中国高新技术论坛在深圳会展中心五楼梅花厅举行。中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤在题为《科技创新与颠覆性技术》的主题演讲中，重点讲述了未来 50 年之内，有可能出现的一些重大颠覆性技术，数字社会对能源需求激增，未来可依托量子计算技术和“人造太阳”解决能源问题。
值得关注的是，近日在大湾区科学论坛上，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。
他在接受新华社《瞭望》采访时透露：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。
令人振奋的是，深圳已重磅提前布局，深圳“十四五”规划中特别提到要推进量子国家实验室基地建设。关键核心技术攻关重点领域中特别列出量子信息：重点围绕未来信息材料、量子计算和模拟、量子精密测量和量子工程应用等领域开展关键技术攻关。
”
2021年12 月 27 日，中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤在2021年高交会论坛上作《科技创新与颠覆性技术》演讲。2013年，薛其坤研究团队，在国际上首次观测到“量子反常霍尔效应”。该成果奖推动新一代低能耗晶体管和电子元器件的发展，被《科学》杂志评价为“里程碑式”的突破。
12 月 27 日上午，第二十三届高交会中国高新技术论坛在深圳会展中心五楼梅花厅举行。中国科学院院士、南方科技大学校长薛其坤在题为《科技创新与颠覆性技术》的主题演讲中，重点 讲述了未来 50 年之内，有可能出现的一些重大颠覆性技术。
薛其坤表示，在未来 40 年到 100 年间，我们人类将面临两个互相矛盾的问题：一是化石能源将逐渐枯竭；二是随着人类社会发展现代化程度的提高，对于能源将有一个持续增长的刚性需求。
“我们正在进入超大数据时代。在信息处理的技术上，可能会在 20 到 30 年之内，进入量子信息技术的第二个时代，而最终会迎来碳中和时代。”
“在这个时代到来的时候，我们科学家准备好了没有？我们企业家准备好了没有？这一系列的问题都为我们提出了挑战。”
薛其坤坦言，按照 IDC 初步估计，到 2025 年——也就是“十四五”末期，全世界每年增加的数据是 200ZB，需要两千亿个 1TB 硬盘，才能将这些新增加的数据保存下来，相当于全世界每人都必须有 30 个这样的硬盘。“这些存起来的数据，我们要不断对中心数据进行备份，否则它的寿命就只有十年。这些东西都将给人类社会的能源带来极大的挑战，假设说我们存储 200ZB 数据 50年，需要 500 亿人民币，随着海量数据的到来，我们对能源的需求、能耗的降低提出了新的要求。”他表示。
数据量庞大，对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，并可以保障人类社会持续发展的终极能源技术。“核聚变的原料是海水中的氘，易于提取。根据国际原子能机构，地球上的氘产生的聚变能量够人类使用 900 亿年。”薛其坤说。
以下是薛其坤演讲全文：
薛其坤：各位嘉宾、各位朋友大家上午好。今天借着这个论坛，既然是一个高技术的论坛，我想谈一谈在未来的50年之内，有可能出现的一些重大的颠覆性技术。
在去年的时候，习近平总书记在联合国大会上代表我们中国发出一个非常重要的倡议，发表一个重要的讲话，就是在2060年前中国实现碳中和，这一个目标不但对社会主义现代化强国的建设具有重要的意义，对人类社会的发展与进步具有非常重要的意义。如果从物理学工作者的角度来看，总书记这样的重要指示具有非常重大的科学意义，对很多做前沿科学的科学家来讲，包括我们做量子物理的这些科技工作者来讲，这可能将会是在未来20年到30年之内科技创新最重要的指南之一，下面我谈谈总书记重要的指示背后深谈到的重大科学意义。
大家都很清楚，人类社会从这个地球上获得的化石能源非常有限，有一个数字是英国的BP公司做了估计，我们地球上储存的石油开采的时间只有50年，天然气也只有50年，煤是132年，如果我们做一个简单很粗矿的估计的话，这些化石能源可能供人类使用100年左右。以100年作为一个基本的标准的话，今年出生的婴儿在过百年大寿的时候他们将面临没有煤可用，没有石油和天然气所用的时代，自然带来一个重大的问题，人类社会会回到钻木取火时代吗？
在未来的40年—100年的时间，人类面临的两个互相矛盾的问题：一是化石能源它会逐渐枯竭，二是人类社会的发展现代化程度的提高，对于能源还有一个持续增长的刚性的需求。我们正在进入超大数据时代，每年新增加的数据可能都远远会超过我们的预期，这是一个海量数据时代。另外，在信息处理的技术上有可能会在20—30年之内进入量子信息技术第二个时代，我们最终会迎来一个碳中和时代。
在这些时代到来的时候，科学家准备好了没有？企业家准备好了没有？一系列的问题都为我们提出了挑战。按照IDC初步的估计，到2025年的时候，就是“十四五”末的时候，全世界每年增加的数据是200ZB，需要两千亿个1TB硬盘，才能把这些新增加的数据存下来，相当于全世界每人都有30个这样的硬盘才能把这些数据存起来。而且存起来这些数据，我们要不断对中心数据还要经常进行备份，否则银行的钱就没有，它的寿命只有十年。这些东西都给人类社会的能源带来极大的挑战，假设说我们存在200ZB数据50年，需要500亿人民币。随着海量数据时代的到来，我们对能源的需求、能耗的降低提出了新的要求。
为了理解这个概念，进入超大算力时代，2的60次方等于10的18次方，就是100亿亿，就是下一代E级超级计算机每秒算的浮点数，今年6月份评出的超算第一名日本的富岳(Fugaku)已经达到50亿亿个浮点数每秒。超算是非常吓人的机器，包含5000万亿晶体管，占地面积3亩，功耗72万度/天。
科技创新对算力也提出了更高的要求，有一个解决方案就是：发展量子计算机，速度与逻辑比特数目成指数级关系，最理想的量子算法和最理想的逻辑比特去算，2的70次方等于1000×10的18次方。
我们能够做出一个量子计算机，它的算力远远要超过目前我们世界上最强大的计算机的很多倍。量子计算机的研制和成功应用将会是降低能耗提高运转速度，是超大数据时代有非常好的算力非常好的方向，这个事情正在发生。
2019年的时候，美国的谷歌公司用了53个量子比特，就是53个量子晶体管的超导量子计算机，只花了200秒，它做了百万亿晶体管组成的超型计算机花1万年才能完成的任务。这就意味着第二个量子时代，量子计算机的发展进入工程化研制阶段。所以，未来10到20年之内，尽管有很大的不确定性，我们可能会有超型的量子计算机供我们在超大数据时代的信息处理，再加上量子网络的发展，我们有可能进入另外一种新的网络世界。除了现在的网络以外，我们会增加一个网络，就是量子计算机构成的量子互联网，信息的运转速度会更快，安全系数由于量子特性会更加安全。
但是，按照总书记的指示这是远远不够的，我们还有更严重的问题。如果地球上石油、天然气、煤基本上都没了，我们就问大家，每天看到的各种各样的现代化技术哪一些会消失呢？飞机就和电动汽车一样变成电动飞机吗？能飞多远，摩天大楼还可以盖吗？我们是用木头盖吗？轮船、航母还有能源可烧吗？一系列的问题都需要考虑，对人类社会提出新的挑战。有的人说我们可以用水电代替，现在每年一次性能源的消耗需要建1451个三峡大坝，建大坝的水泥、钢筋、发电机用什么造呢？大家说可以用光伏，现在的能量需要中国国土20%的面积的光伏电池工厂才能维持我们现在人类社会现代的正常运转，显然这都不是最终的方案。
我们的方案是什么？就是向太阳，回到能源的原始来源，就是太阳。太阳每时每刻都在进行热核聚变，每燃一公斤的氢会产生一万吨煤，我们从地球表面得到的能量是500万吨煤/秒，这会给人类提供无穷无尽的能源，但是要用它就要发展太阳能电池等等相关的技术。二是“人造太阳”，就通过人工的核聚变能源技术，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。核聚变的原料是海水中的氘，易于提取。根据国际原子能机构，地球上的氘产生的聚变能量够人类使用900亿年。通过科技创新开发用之不竭的太阳能和人造太阳能，可为人类提供无限的能量，但是这是比登月要难得多的重大科学问题。
今年《科学》十大突破中就有美国用核聚变点火装置（NIF）取得初步的成功，大家可以想想这是人类奔向人造太阳无穷无尽能源的重要一步。有了人造太阳再加上现在的太阳，怎么用更高效的太阳能电池，更高效的储能技术？如果没有了石油、气，把储能、储氢这些技术整合起来，我们未来可以进入人造，会用清洁能源、人造太阳和太阳制造人造的石油、煤和天然气，就和化石能源一样，人类就可以进入基本上可持续发展的高技术时代。
高效的太阳能利用就是一个烧脑筋的问题，挑战人类的智慧。我们用的太阳能电池是硅，现在实验室最高效率达到26.6%，理论极限31%左右，现在最好的太阳能电池在市场上见到大约是23%，如果达到23%的话，它的价格基本上和煤电的价格持平。我们另外一个材料GaAS达到47%，所以是否可以价格寿命比拟Si、效率比拟GaAs，太阳能电池材料？从23%提升到40%？这显然是材料物理、量子科学一些烧科学家脑袋的重大问题。如果我们能做出这样的东西来，我想对人类的可持续发展对太阳能的利用将会进入颠覆性的时代。针对这些高水平的科技自立自强，我列出未来50年有可能需要人类未来彻底攻克的问题，这是从物理学家的角度提出的问题。
比如说我们能把水高效的分解还能储存，能把它作为气，像天然气一样通到千家万户，能实现基于高温超导的受控核聚变的“人造太阳”吗？这是人类面对的问题，我们需要朝着一个方向努力，我们国家高水平科技自立自强要朝这个地方努力。
接下来，我对2121年做一个很小的展望，我希望我们这几代不能把地球上的化石能源全部用光，尽可能留给子孙后代，让我们的孙子的孙孙子都能有煤、有气、有油可用。通过技术创新，开发用之不竭的太阳能，面向太阳、大海开发一些终极性的技术资源，我们会迎来第X次工业革命。其基本特征就是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，都因为有充足的清洁能源而持续服务于人类社会的发展，这些问题将是挑战人类智慧的一些重大科学问题和重大技术，我们朝着这个地方努力。
按照总书记的号召，我们在科技创新上，需要科学家、企业家、金融家都要朝着这个方向努力，这是未来非常重要的方向，谢谢大家。
（信息来源：高交会官网）
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。
（来源：读创/深圳商报驻穗记者 张莹）
《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。
深圳正式布局量子科技
深圳梦注意到，6月9日，《深圳市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》（下称《规划纲要》）全文正式发布，展开事关深圳未来5年发展的宏伟蓝图。
值得注意的是，《规划纲要》中特别提到要推进量子国家实验室基地建设。关键核心技术攻关重点领域中特别列出量子信息：重点围绕未来信息材料、量子计算和模拟、量子精密测量和量子工程应用等领域开展关键技术攻关。
关于量子科技，在今年深圳两会上也一度成为热议词。
深圳市政协委员、中国科学院院士、南方科技大学量子科学与工程研究院院长俞大鹏所在的深圳量子科学与工程研究院是深圳市“十大基础研究机构”之一，是依托南方科技大学进行建设，围绕量子物态、量子计算等方向攻坚克难。他在两会期间就透露：“为了使量子（力学）计算机不再神秘，必须从娃娃抓起，我们为明天的科学家、工程师量身打造了科普教育型台式量子计算机，争取全国1/4的重点中学、1/3的大学现代物理实验用上深圳产的台式量子计算机。”
深圳造量子计算机首次出口海外
日前，深圳量旋科技有限公司销往挪威奥斯陆城市大学（OsloMet）和澳大利亚西澳大学的两台“双子座”桌面型核磁共振量子计算机，顺利完成交付并投入使用，首次实现国产量子计算机出口发达国家。量旋科技由此进入量子计算机研究第一方阵，彰显出深圳企业研发和制造量子计算机的实力。
“双子座”是量旋科技推出的全球首款桌面型量子计算机，量子比特数量为2，用于量子计算教学和科学普及。该公司先后与清华大学、北京理工大学、加拿大滑铁卢大学等高校及研究机构达成合作协议。
奥斯陆城市大学物理学家谢尔盖·杰尼索夫表示：“我们选择购买‘双子座’量子计算机是因为它们体积小、稳定性好、免维护，不用在接近绝对零度环境下运行，而且使用成本也非常低。”该型计算机是挪威首次引进量子计算机，在北欧地区实现量子计算机零的突破。目前，奥斯陆城市大学从量旋科技加购第二台桌面型量子计算机——新一代产品“三角座”已启运前往欧洲。
据了解，量旋科技的技术发展路线有两大主要方向：核磁共振技术方向和超导技术方向。其中，“双子座”“三角座”系列量子计算机运用核磁共振技术，可在常温条件下运行，且可实现小型化。
目前，量旋科技正加快推进超导芯片量子计算机等新产品的研发，公司首台超导芯片量子计算机预计在今年底或明年初上线，比特数将达到20个。未来，公司将加快产品全栈式开发、推动量子计算产业化进程，建设面向全球市场的量子产业生态。
该公司联合创始人兼总经理邹均庭博士表示，从底层的控制电路到上层的软件系统，从集成化量子计算机到互联的量子计算云服务平台，量旋科技作为国内量子计算领域的创新代表，努力实现量子计算全链条的自主可控，服务全球客户，致力量子计算产业化。（深圳特区报记者 闻坤）
广东省制造业高质量发展“十四五”规划:
量子信息列入“十大”战略性新兴产业
广东谋划人造太阳等未来产业 布局一批研究院
《规划》中也透露，广东将积极谋划培育卫星互联网、光通信与太赫兹、干细胞、超材料、天然气水合物、可控核聚变—人造太阳等若干未来产业领域，不断开创新的经济增长点，抢占制造业未来发展战略制高点。
>>重磅！广东布了一个大局！深圳将在超60个重点细分领域成全球制造核心城市
来源：深圳梦（微信号ID：SZeverything）综合
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