噴出沖天藍(lán)光的行星發(fā)動(dòng)機(jī)、洞悉一切的量子計(jì)算機(jī)、高聳入云的太空電梯……原創(chuàng)科幻電影《流浪地球2》中層出不窮的“硬科技”元素讓觀眾大呼過(guò)癮。 從科幻回歸科學(xué)，想象中的它們能實(shí)現(xiàn)嗎？ 這些電影中的畫(huà)面能造得出來(lái)嗎？

大家知道嗎？在合肥，量子計(jì)算機(jī)已然存在！

影片中那個(gè)被譽(yù)為“全場(chǎng)最有價(jià)值道具”的最高算力的智能量子計(jì)算機(jī)MOSS 有沒(méi)有讓你眼前一亮？它計(jì)算出地球即將遭遇多次危機(jī)，可實(shí)現(xiàn)全球復(fù)雜計(jì)算資源融合與調(diào)度，以滿足數(shù)萬(wàn)座發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同運(yùn)作，并支撐“數(shù)字生命”計(jì)劃所需算力。

這個(gè)看似遙遠(yuǎn)的“黑科技”并非科幻，現(xiàn)實(shí)生活中，位于合肥高新區(qū)的本源量子已研發(fā)出多臺(tái)中國(guó)量子計(jì)算機(jī)，并成功交付一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)給用戶使用。該量子計(jì)算機(jī)的成功交付使我國(guó)成為世界上第三個(gè)具備量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力的國(guó)家，這是我國(guó)繼實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”之后，又一次牢固確立在國(guó)際量子計(jì)算研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用的二進(jìn)制數(shù)字0 或1，量子計(jì)算機(jī)使用的量子比特以一種0 和1 復(fù)雜混合的量子態(tài)表示和存儲(chǔ)信息。量子計(jì)算利用諸如疊加和糾纏等量子現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典計(jì)算技術(shù)無(wú)法比擬的巨大信息攜帶量和超強(qiáng)并行計(jì)算處理能力?！按騻€(gè)比方說(shuō)，算盤(pán)和現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的算力差距，就是現(xiàn)有計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)的算力差距。普通計(jì)算機(jī)運(yùn)算15 萬(wàn)年的數(shù)據(jù)，量子計(jì)算機(jī)可能只需1 秒?！卑不帐×孔佑?jì)算工程研究中心主任張輝介紹說(shuō)。

2020 年本源量子上線首臺(tái)國(guó)產(chǎn)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟源1 號(hào)”，搭載超導(dǎo)6比特量子處理器夸父KF C6-130 和本源量子測(cè)控一體機(jī)。次年發(fā)布“本源悟源2號(hào)”量子計(jì)算機(jī)，沿用了“本源悟源1 號(hào)”的設(shè)計(jì)架構(gòu)。從2020 年開(kāi)始，“本源悟源”1 號(hào)和2 號(hào)就已陸續(xù)通過(guò)本源量子云平臺(tái)面向全球用戶提供量子計(jì)算服務(wù)。

作為中國(guó)目前唯一具備交付客戶使用量子計(jì)算機(jī)能力的公司，在成功研制國(guó)內(nèi)首個(gè)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)、上線首個(gè)超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)、發(fā)布國(guó)際第三且國(guó)內(nèi)首個(gè)量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)本源司南、國(guó)內(nèi)首個(gè)量子計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)之后，本源量子仍未停下腳步。

為持續(xù)攻關(guān)更高位數(shù)量子計(jì)算機(jī)，安徽省量子計(jì)算工程研究中心公布，本源量子已研發(fā)出量子芯片的“火眼金睛”——無(wú)損探針儀和量子芯片“激光手術(shù)刀”——激光退火儀兩臺(tái)量子芯片工業(yè)母機(jī)。前者是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，后者用來(lái)解決問(wèn)題，兩者相互配合，可生產(chǎn)出更高質(zhì)量的量子芯片。

本源量子芯片

量子計(jì)算原型機(jī)“九章”的光量子干涉實(shí)物圖

本源悟源超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)

本源悟本半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī)

行星發(fā)動(dòng)機(jī)造得出來(lái)嗎？

影片中，人類(lèi)計(jì)劃給地球安裝上萬(wàn)座巨大的行星發(fā)動(dòng)機(jī)， 推動(dòng)地球開(kāi)啟 “流浪之旅”， 這些發(fā)動(dòng)機(jī)依靠重核聚變產(chǎn)生的巨大能量運(yùn)行。 長(zhǎng)期研究核聚變能源的中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所副研究員王騰介紹，核聚變反應(yīng)是將兩個(gè)原子核重新結(jié)合，生成一個(gè)較重的原子核的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程能夠產(chǎn)生巨大的能量，“利用這一能量推動(dòng)地球，原理上是說(shuō)得通的。 ”

然而實(shí)現(xiàn)重核聚變絕非易事，重核聚變是采用硅等元素作為聚變?cè)?，這樣的聚變首先要克服原子核之間的靜電斥力，越重的原子核所帶電荷越多，越難以產(chǎn)生聚變。

機(jī)器狗啥時(shí)能真正進(jìn)入生活？

電影中，智能機(jī)器狗“笨笨”憨態(tài)可掬，令人印象深刻。 其實(shí)，人工智能等技術(shù)已經(jīng)飛入尋常百姓家，活躍在生產(chǎn)、生活的諸多領(lǐng)域。

目前， 人工智能還未能真正完全以人的姿態(tài)參與你我的生活。 但是，學(xué)習(xí)能力、感知能力乃至決策能力在一些機(jī)器人身上已有體現(xiàn)。未來(lái)的人工智能將如何發(fā)展，有沒(méi)有可能、 有沒(méi)有必要采用和人的智能一樣的工作原理？ 這對(duì)人類(lèi)將產(chǎn)生怎樣的影響？ 還需要進(jìn)一步探討。

量子計(jì)算機(jī)真的無(wú)所不能？

電影中，擁有超強(qiáng)算力和自我意識(shí)的量子計(jì)算機(jī)550 系列讓人驚嘆。 “很顯然，它已經(jīng)是一臺(tái)優(yōu)秀的通用量子計(jì)算機(jī)了。 ”中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)量子計(jì)算專(zhuān)業(yè)組秘書(shū)長(zhǎng)郭國(guó)平教授認(rèn)為，未來(lái)量子計(jì)算有望在我們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮重要作用。

學(xué)術(shù)界把量子計(jì)算發(fā)展分為“實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性”“實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用的量子模擬機(jī)”“構(gòu)建可編程通用量子計(jì)算機(jī)”三個(gè)階段。

一位國(guó)內(nèi)量子計(jì)算領(lǐng)域知名學(xué)者表示，目前國(guó)內(nèi)外量子計(jì)算機(jī)研發(fā)已實(shí)現(xiàn)第一階段目標(biāo)，達(dá)到第二階段目標(biāo)是當(dāng)前學(xué)術(shù)界主要的研究任務(wù)，距離科幻電影中所展示的應(yīng)用至少還需要10 年到15 年左右的時(shí)間。

太空電梯的關(guān)鍵是什么？

電影中，高聳入云、連接天地的太空電梯運(yùn)行場(chǎng)景震撼。 “最核心的問(wèn)題是要找到合適的材料用作電梯的纜繩。 ”“太空電梯”代表著人類(lèi)對(duì)材料極限性能的追求。

一根合格的太空電梯纜繩需要具備如下能力：首先強(qiáng)度足夠大，其次需要考慮材料在極端條件下的服役性能?？茖W(xué)家們說(shuō)：“人類(lèi)將不斷突破材料的極限性能，研制出全新的材料。 ”