中国超算实力让“量子霸权论”再“打脸”

中宏网12月2日电从电子电路超级计算机到“量子态”计算机，中国超算实力不断增强。2021年度“戈登·贝尔”奖在美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会上揭晓，中国超算应用团队，凭借新一代神威超级计算机研发的量子计算模拟器获此殊荣。“戈登·贝尔”是超算领域的“诺贝尔奖”。这是继2016年、2017年、2020年之后，中国团队再次在超级计算应用领域登顶。

“戈登·贝尔”奖的高峰，曾被美国和日本牢牢占据长达30年 。这个设立于1987年的奖项，主要颁发给高性能计算应用领域最杰出的成就，通常会由当年TOP500排行名列前茅的计算机系统应用获得，美国“泰坦”超级电脑、日本“京”超级计算机上的应用软件都曾获得此奖。

2016年，中国在“戈登·贝尔”奖上破冰，随后又在2017年、2020年获此殊荣。

值得注意的是，2021年，在争夺“戈登·贝尔”奖的6个最后项目里，有一半来自中国，另一半来自美国和日本。除获奖团队应用外，另外两项中国的应用分别是“千万核可扩展第一性原理拉曼光谱模拟”和“多架构大规模并行保辛结构电磁全动理学等离子体模拟”。

中国科学院计算技术研究所副所长、研究员包云岗表示，超大规模量子随机电路实时模拟应用的获奖，不仅具有科学上的重大意义，同时也展示了中国超级计算机的实力。中国连续获此奖项，意味着中国以前在超算领域“造强用弱”的局面被扭转。

科技发展，人类运用量子形态进行计算的时代开启，西方一些科研团队最先在量子计算领域展开研究，并基于研究成果提出“量子霸权”的科学术语。由于“霸权”这个词让许多人观感不适，现在科学家更愿意把它称为“量子优越性”。

2019年10月，谷歌在国际学术期刊《自然》上发表一篇文章，宣称其率先实现了“量子霸权”：谷歌公司研发的“悬铃木”量子计算原型机，可以在200秒内完成百万量子采样，而美国最快的“顶点”超级计算机需要一万年才能模拟完成——时间上的差异高达10亿倍。

此次，中国科研团队的获奖项目证明，谷歌公司2019年演示的随机量子电路采样任务，基于新一代神威超算也可以在短时间内完成，打破了谷歌所谓的“量子霸权”。

在这项工作中，研究人员引入了一个系统的设计过程，涵盖了模拟所需的基础算法、并行算法和系统级优化方法。他们基于新一代神威超级计算机，提出近似最优的张量网络并行切分和收缩方法及混合精度算法，可高效扩展至数千万核并行规模，并提供每秒4.4百亿亿次的持续计算性能，是超算领域全世界目前已知的最高混合精度浮点计算性能。

中国科研团队在超算领域和量子应用方面的突破标志着，中国科研水平将有根本性转变。在超算领域，中国科研人员从“模仿”“跟跑”到“领跑”，实现“弯道超车”。