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这些牛到没友人的科技 只是中国科技冰山一角

2021-02-28    

  近年来,传统经典计算机在发展中遭受功耗墙、通信墙等一系列问题,其性能增加速度未然放缓。在这种情况下,摸索全新物理原理的高性能计算技术的需求应运而生。

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  “蛟龙号”是中国首台自主设计、自主集成研制的功课型深海载人潜水器,设计最大下潜深度为7000米级,是目前世界高低潜才能最深的作业型载人潜水器。“蛟龙号”的研制胜利,也标记着中国成为继美、法、俄、日之后代界上第五个控制大深度载人深潜技巧的国度。

  北斗导航已超越欧盟、俄罗斯

  2016年6月20日,在法兰克福世界超算大会上,国际TOP500组织宣布的榜单显示,“神威·太湖之光”超级盘算机系统登顶榜单之首,不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍,其效力也进步3倍。截止到今年6月份,它已经持续三次登顶榜首。

  FAST实现我国脉冲星发明领域“零的打破”

  虽然FAST中文名为500米口径球面射电望远镜,但它并不仅仅是台望远镜,它还可以实现巡查宇宙中的中性氢、观测脉冲星等科学目的和空间飞翔器丈量与通讯等应用目标。同时,FAST也可作为非相关散射雷达吸收系统,相当于放在云贵高原上的部超大型被动式雷达,守护着祖国大西南的领空。

  FAST工程的副总工程师李菂先容,FAST调试进展超过预期,目前已探测到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗通过国际认证。而脉冲星在计时、引力波探测、狭义绝对论测验和宇宙导航等领域都存在主要运用。澳大利亚科学及产业研究院Parkes千里镜科学主管乔治·霍布斯就表现,“天眼”的调试以及逐步产出结果,是目前国际地理学界最激动听心的事件之一。

  2016年9月15日,天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心成功发射升空。2016年10月17日,神舟11号飞船在中国酒泉卫星发射中央成功发射。2天后,神舟11号飞船与天宫二号实现成功对接。

  量子计算研究上与美国交错领先

在空中鸟瞰FAST工程(新华社 刘绩 摄)

  量子通讯产业化方面领跑世界

  2015年,北斗导航工程的顶层设计专家和专家组组长王飞雪受邀赴俄罗斯加入莫斯科导航论坛。在论坛上国际卫星导航界的专家感慨:中国北斗已超出欧盟的“伽利略”和俄罗斯的“格洛纳斯”了!

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  同时,在全球作业型载人潜水器中,“蛟龙号”不仅属于第一梯队,仍是其中的佼佼者。目前全世界投入应用的各类载人潜水器约90艘,其中下潜深度超过1000米的仅有12艘,更深的潜水器数目更少,在“蛟龙号”之前,作业型载人潜水器最大工作深度为日本深潜器的6527米。这一纪录在2012年6月27日被“蛟龙号”攻破,它在西太平洋的马里亚纳海沟海试成功达到7062米海底,发明了作业类载人潜水器新的世界纪录。

  在卫星定位这个领域,美国起步最早,在1994年就提供服务了。

  除了“神威·太湖之光”,不久前,天河2号也完成了升级。

  今年9月22日,天舟1号在完成空间实验室阶段任务及后续拓展试验后受控离轨。至此,中国载人航天工程“第二步”任务全部完成,中国载人航天昂首迈入“空间站时代”。

  因为2015年美国对中国的超算核心禁售超算芯片,影响了天河2号的升级打算,国防科大启用了备份计划,用自主设计的矩阵2000芯片代替美国的超算芯片。没想到,采取国产矩阵2000芯片进级之后的天河2A超级计算机,比底本使用美国超算芯片的天河2号性能更强——双精浮点峰值性能达到94 PFlops,性能提升超过80%,位列TOP500第二名。虽然性能略逊色于“神威·太湖之光”,但已经大幅优于美国泰坦、红杉、米拉等一系列超算。

  2015年,杜江峰院士研究组就研究出基于金刚石的单自旋固态量子计算的载体,在传统的纠错码上达到了十分高的操作精度,量子逻辑门精度达到了99.99%,其单比特门精度已经满意容错计算的需要。

  就性能功耗比而言,“神威·太湖之光”的性能功耗比高达6G/W,作为对照,美国超算泰坦的性能功耗比为2.143G/W,美国超算红杉整机性能功耗比为2.069G/W,日本超算京整机性能功耗比为0.830/W,美国超算米拉整机性能功耗比为2.069G/W。从这些比较可以看出,“神威·太湖之光”超级计算机不仅性能出色,而且异常节能省电,是一台绿色环保的超级计算机。

  而且,在量子通信领域,中国已经开端着手制订标准。

神威超算

  最近,FAST还有了新发现。10月10日,中国科学院国家天文台发布,FAST经由一年缓和调试,已实现指向、跟踪、漂移扫描等多种观测模式的顺利运行,并确认多颗新发现脉冲星。这是我国的天文设备第一次发现脉冲星,实现了该领域“零的突破”。

  就效率而言,“神威·太湖之光”整机效率高达74.16%,比拟较之下,美国超算泰坦的整机效率为65.19%。个别情况下,超算性能越强,范围越大,整机效率晋升就越艰苦,而“神威·太湖之光”在稳定性能是美国超算泰坦5.2倍的情形下,整机效率仍然大幅优于泰坦,这是目前绝无仅有的!

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  当前我国科技研发经费投入已居世界第二位,科技实力占世界总量比重提高,实际已经超过美国的比重;科技立异能力显明提升,在载人航天、载人深潜、运载火箭、卫星导航、材料科学、量子通信等领域取得重大突破,在智能手机、移动互联网等行业向领军者改变,在军工领域兵器装备方面更是喜讯连连。

  第一阶段是树立北斗卫星双星定位试验系统,造成区域有源定位与导航服务能力;

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  第三阶段是建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗全球卫星导航系统,形玉成球无源定位服务能力。

  2017年6月14日,中国通信标准化协会(CCSA)量子通信与信息技术特设任务组(ST7)成立暨第一次会议在北京顺利举办,共有36家单位参加其中。这些介入者既包括国科量子、科大国盾、安徽问天这样在量子通信领域潜心多年的科技公司,也包含中国电信、中国挪动、中国联通三大经营商和华为、复兴、战火、爱破信、上海贝尔等通信行业的资深企业,以及神州数码信息服务、科华恒盛、科大国创等解决方案和系统集成服务商,中国信息通信研究院、山东标准化研究院、济南量子技术研究院、北京邮电大学、数据通信研究所、中通建设计院等标准专业机构、大学和研究院所等科研院所。

材料图:北斗导航体系

  载人航天昂首迈入“空间站时期”

  恰是这些技术成果让海内专家无比有底气——中国科学技术大学教学陈宇翱在全国量子力学2017年年会上表示,“中国的量子通信技术已全面领先于世界”。

  就相对机能来说,“神威·太湖之光”双精浮点峰值高达125 PFlops,稳定性能为93 PFlops,相比拟之下,香港六和开奖现场直播,美国顶尖超算泰坦的双精浮点峰值高达27 PFlops,稳固性能为17.6 PFlops,“神威·太湖之光”的稳定性能是美国超算泰坦的5.2倍。

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  第二阶段是完成三种轨道十余颗卫星的发射,建成区域导航系统,形成区域无源服务能力,向亚太地域提供定位、导航、授时以及短报文通佩服务;

  近年来,中国在这项新技术上取得了一系列科研成果。

  近年来,中国在量子通信领域连续发力,先后建成合肥城域量子通信试验示范网、覆盖济南市城区的济南量子通信试验网、新华社消息大厦和新华社金融信息交易所之间的金融信息量子通信验证网、北京城域量子通信网以及上海陆家嘴金融量子保密通信应用示范网等。此外,“墨子号”量子通信试验卫星的发射和使用,以及量子通信京沪干线的建成也都展现出中国在推进量子通信产业化的雄心。

  今年4月,天舟1号与天宫二号成功实现对接。天舟1号不仅向天宫二号输送了大量补给物资,其后所发展的多项拓展应用和相干试验也为中国空间站研制建设和运营治理积聚了重要教训。天宫二号与神舟11号、天舟1号的对接和测试,对于推进我国载人航天事业的进一步发展有着继往开来的作用。

义务编纂:初晓慧

  如果能把中国量子通信标准做起来,并在世界范畴内风行,被更多的厂商和客户使用和接收,那么国外企业就必需向中国企业缴纳专利费,这不仅是真金白银的好处,也标志着中国在量子技术领域中已经从标准策略层面超越了西方。

  值得一提的是,天宫二号上装载的世界第一台空间冷原子钟是目前在空间运行中精度最高的,约3000万年才会发生1秒的误差。其上的γ射线暴偏振探测仪将探测遥远宇宙中忽然产生的γ射线暴景象跟太阳耀斑,深刻地研讨宇宙构造、恒星演变、黑洞构成以及γ射线暴暴发的物理机制。

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  2017年6月23日,搭载“蛟龙号”载人潜水器及96名科考队员的“朝阳红09”号船结束了中国大洋38航次,在青岛国家深海基地码头泊岸。这次远航的顺利停止,标志着“蛟龙号”为在即五年的实验性利用航次美满收官,“蛟龙号”行将步入下一个新的阶段:业务化运行阶段。

  信任“蛟龙号”会为我国的深海探测事业做出更多的奉献。

在空中俯瞰FAST工程(新华社 刘绩 摄) “蛟龙号”创造了作业类载人潜水器新的世界纪录

  2016年9月15日,中国在酒泉卫星发射中央用长征二号F T2火箭将天宫二号空间实验室发射升空。 新华社记者 琚振华 摄

  数数最近几年中国那些牛到没友人“黑科技”,可以说,在西方的技术垄断之下,中国正在不断弯道超车,实现后来者居上。

  目前,中国的北斗导航系统建设已经进入第三个阶段,成为领有自主卫星导航定位系统的国家。

  未几前,中科大、中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室、浙江大学、中科院物理所等单位或公司结合研制了两台量子计算原型机,其中一台光量子计算原型机可以实现十光子纠缠把持,这个成就已经超过了美国坚持的9个量子比特操纵记载,另一台低温超导系统的原型机也实现了10个量子比特。

  而中国在1994年才正式启动北斗导航系统建设。然而,中国的北斗导航系统发展很快,重要阅历了三个阶段:

  固然这两台原型机目前只能用于波色取样和线性方程组求解,与ENIAC(第一台电子管计算机)和TRADIC(第一台晶体管计算机)相似,距离真正通用的尺度量子计算机还有必定间隔,但却是人类在该领域迈出的里程碑式的步。同时,这两台原型机在国际上也是处于当先水平的。

  值得留神的是,在症结元器件上,中国也实现了高度国产化,像最近发射的北斗导航卫星,其部件国产化率提高到98%,像宇航级CPU等关键器部件全体为国产。到2020年,中国将实现35颗卫星发射组网,实现全球笼罩,局部性能将有望领先于美国的GPS,为全球用户供给服务。

  自2013年起,“蛟龙号”就正式进入了试验性应用阶段,这多少年它的脚印踏遍了东太平洋、西北太平洋以及印度洋,下潜上百次,深海科技成果丰富,获取了海量可贵视像数据资料和高精度定位的地质与生物样品。

  2016年,郭光灿院士团队成功研发出基于砷化镓资料的半导体量子芯片,在纠错码的帮助下,量子逻辑门精度也到达量子计算的门槛。

  “蛟龙号”成为“第一梯队”中的佼佼者

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  神威和天河超级计算机连续刷榜

  这些成员独特勾画出了我国量子通信产业链的雏形。

  文 | 铁流 瞭望智库特约科技察看员  

  更宝贵的是,相对于以往一些国产超级计算机采用了国外芯片,“神威·太湖之光”实现了运算系统、存储系统、互接洽统、操作系统、基础库等超算的重要组成部门实现全部国产化,而且性能非常卓著,将之与美国泰坦超算相比较,优势显著:

  举例来说,1个量子位能够同时表示0和1两个状况,7个这样的量子态就可以同时表示128个状态。N个量子位可同时存储2的N次方个数据,数据量随N呈指数增长。也就是说,一次演化相称于完成了2的N次方个数据的并行处置,这就是量子计算机相对经典计算机的优势。量子计算机具备极大超越经典计算机的超并行计算能力,在核爆模仿、密码破译、材料和微纳制作等领域拥有凸起上风,是新概念高性能计算领域公认的发展趋势。

  FAST是由国家天文台研究员、FAST工程首席科学家、总工程师南仁东率领团队逾20年的预研、推进及建设的成果。FAST突破了射电望远镜工程的极限,是世界最大的也是最敏锐的单口径射电望远镜,其接受面积相称于30个足球场大小,被南仁东定义为“下一代天文学家筹备的观测装备”。

  假如说量子计算领域中国和美国还处于交织领先的话,那么量子通信产业化方面,中国已经领跑世界。

  以上所举技术冲破或工业突起的例子仅仅是近年来中国迷信技术发展和产业茁壮成长的冰山一角。除此之外,中国在军工范畴也获得了寰球瞩目标成绩,开发出了J20隐身战机、FC31隐身战机、055驱赶舰、新型航母等一批新锐装备。这些新锐军事设备与各种民用黑科技一起,都将一直改良人民的生涯程度,捍卫着国民性命财产保险。

 半导体量子芯片

  从前短短一年,长征7号、天宫二号、神舟11号、天舟1号等四次重大义务接踵履行,启用生态、环保、开放的新发射场——中国文昌航天发射场,建造我国首个真正意思上的空间试验室,实现我国航天员首次太空中期驻留,发射我国首艘货运飞船,把握推动剂在轨补加等要害技术等。发射密度之高、试验任务之重、前后跨度之长、危险挑衅之大、品质请求之严,在中国载人航天史上前所未有。

  量子计算是一种基于量子效应的新型计算方法,基础原理是以量子位作为信息编码和存储的根本单元,通过大批量子位的受控演化来完成计算任务。所谓量子位就是一个具有两个量子态的物理系统,如光子的两个偏振态、电子的两个自旋态、离子(原子)的两个能级等都可形成量子位的两个状态——晶体管只有开/关状态,也就是要么是0状态,要么是1状态,而基于量子叠加性原理,一个量子位可以同时处于0状态和1状态,当量子系统的状态变更时,叠加的各个状态都可以发生变化。

  原题目: 这些牛到没朋友的“黑科技”,还只是中国科技发展的冰山一角

  2016年9月25日,被誉为“中国天眼”的国家重大科技基本设施——500米口径球面射电望远镜(FAST)落成启用,习近平总书记发来贺信,贺信中指出,天文学是孕育重大原创发现的前沿科学,也是推动科技提高和翻新的战略制高点。


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