也許很多人都沒聽過這些高科技的名字,但是它們卻成為了中國在高能物理領域叫板美國的存在。
2021年9月25日,我國多項尖端技術研究成果在中關村論壇釋出。
中國科學家相繼攻克了多項技術壁壘,打破了國外長期壟斷,在自主創新的路上又向前邁出了一大步。
這次集中展示的技術成果中,有兩項世界性的技術實現了重大突破,同時釋出了一項有關人工智慧最新的行業規範。
其中最具影響力的還要數"絕對零度"技術的突破。這次突破使我國實現了自主掌握高新技術基礎研究的能力,甚至完成了對西方國家的整體超越,一舉將中國科技捧上了王座。
大家好,我是科技圈小哥哥,今天咱們就來聊一聊我國突破的這兩項世界性的技術,究竟是如何讓中國完成對西方的超越?
要說絕對零度,相信大家早已耳熟能詳,用科學的說法來形容,它是熱力學的最低溫度,是粒子動能低到量子力學最低點時物質上的溫度。
而絕對零度又是僅存於理論的下限值,也就是零下273.15℃。
當環境達到這個溫度,就可以凍住一切物質。
那麼我國突破的這個絕對零度技術究竟是什麼?它又是用來幹嘛的?
簡單來說,我國這次突破的是一種先進的製冷技術,這種技術能夠製造出一個超低溫環境,全稱《無液氦稀釋製冷機》。它的製冷作用可不是用來給食物保鮮的,更不是用來當做空調使用的。
這是一種能夠為多種尖端高新技術製造出無限接近於絕對零度狀態的測試裝置。
它被廣泛的應用於凝聚態物理、材料科學、以及粒子物理和天文探測等科研領域。
除此之外也可以應用於極低溫物理實驗、奈米材料、暗物質探索、引力波探測等前沿科學領域的研究。
它能夠為量子計算機的穩定執行提供一個超低溫環境,降低量子計算機運算過程所產生的巨大熱量,是我國研究量子超導體系不可替代的關鍵技術裝置。
無液氦稀釋製冷機和傳統的依賴於液氦輔助降溫的溼式稀釋製冷機不同,它不需要液氦供應就能夠製造出無限接近於絕對零度的低溫環境。
其次,相對於傳統溼式稀釋製冷機來說,它的空間範圍更大,能夠為各種大型科研裝置提供一個足夠寬闊的場地進行測試,並且連續執行時間更長,後期維護也更方便。
它的突破,第一次確定了中國在高能物理領域的領先地位,直接打破了西方在這個領域的技術霸權。
要說製冷技術,我們的底子並不比任何人差,早在上世紀70年代末,我國就成功研製了第一臺溼式稀釋製冷機,製造出的極限低溫環境最高可以達到33毫開爾文度。成為了中國製冷技術行業的鼻祖。
可能很多人都不知道開爾文度是什麼意思,
簡單來說,開爾文度是一種溫標標度,是英國科學家威廉·汽姆遜·開爾文在1848年建立的一種新的溫標。
這種溫標標度的分度距離與攝氏溫標的分度距離位置相同。它的零度也就是我們所說的絕對零度,相當於零下273.15℃。
當物質達到絕對零度時分子便會停止活動,我們也可以理解為是因為分子停止活動,所以物質才能夠達到絕對零度。
這也是科學界對於絕對零度說法最權威的解釋來源。
後來為了紀念威廉·汽姆遜·開爾文,就把這種溫標稱之為開爾文度,簡稱(K)。
在不依靠技術的前提下,人類如果要測出物質是否達到絕對零度狀態,只需要在開爾文攝氏溫標上再加273即可。
用通俗易懂的話來說,這就是一種用來測量溫度的溫標。它在人類進行科學研究中扮演著非常重要的角色。
相對於製冷技術而言,西方國家在這個領域的研究足足壟斷了數十年。
如今我國科研人員僅僅用時兩年就研發出了最新一代的無液氦稀釋製冷機,攻克了最重要的盤管交換器以及銀粉熱交換器。
完成了從34毫開爾文度到10.9毫開爾文度,也就是零下273.139度到273.116度超低溫環境的應用與突破,只比絕對零度273.15度少0.01度。
單衝程執行模式最低可以達到8.7毫開爾文度,這是什麼概念?
可以說對標整個西方,我國這項技術所實現的數值已經超過所有國家,達到當前世界最高技術水平。
各方面綜合性能碾壓美國、荷蘭、芬蘭以及英國。
目前世界上除了中國這個後來者之外,也就只有這四個國家能夠造出10毫開爾文度的無液氦稀釋製冷機。
而能夠做到8.7毫開爾文度的國家只有中國。我們甚至做到了一步到位,直接突破到最頂端的位置。徹底告別美國的掐脖子。
接下來我們再來看另一項科研成果。
我國科學家經過長期的技術攻關,終於打破了高階技術晶片使用壽命限制的最高記錄。最新型超導量子位元晶片執行時長突破到了503微秒的大關。
這是一項比液氦稀釋製冷機更牛的尖端技術。
量子位元晶片作為量子計算機最核心的部分,是執行量子計算和量子資訊處理的硬體裝置。
相對於傳統經典積體電路晶片而言,量子位元晶片在材料、設計、工藝、製造、封裝、測試等方面的要求和實現路徑更為複雜。
經典積體電路晶片是透過數量眾多的電晶體從而構建經典位元。
而量子晶片則是採用2個量子狀態來疊加糾纏和構建量子位元。
它們的核心技術都是為了提高量子計算機的運算能力、運算速度和運算的精準率。
在我國研究前沿高能物理領域,對量子計算機量子相干性和量子超導研究,以及對量子計算機量子門操控的保真度、量子電路的深度等一系列量子計算機核心效能問題中起到了決定性作用。
打破了之前由美國普林斯頓大學保持的三百六十微秒的世界紀錄。
經過我國科學家們不斷的最佳化材料生長和改良微加工製備工藝。在延長量子位元的相干性時間上更是增長了近5個數量級。
有科學家預言,憑藉這項技術,人類有可能觀測到之前無法觀測到的量子物理現象,重新整理當今的量子力學。
這項技術的突破,為中國的量子計算機先美國一步率先完成突破,走向現實應用奠定了堅實的基礎。
最後我們再來聊一聊我國最新發布的《新一代人工智慧倫理規範》
這項行業規範極大的促進了我國在人工智慧領域科研環境的良好發展,對於中國人工智慧的未來延展方向具有重要的歷史意義。
其中明確的指出,針對人工智慧管理、研發、供應以及使用等,都將徹底融入到人工智慧的發展生命週期之中。
簡單來說,就是為將來從事人工智慧的企業和工作機構設定一個最低的行業發展底線,其中涉及隱私、偏見、歧視與公平等倫理問題。
並且對於人工智慧存在的缺陷以及應用場景的侷限性等,商家都有相應告知使用者的義務。
明確規定了對於使用者後期選擇使用或者終止人工服務過程中不得設定繁瑣的解決路徑。
在保證企業、機構受到法律保護的同時也極大的保障了消費者的權益。
最重要的是在高速發展的前提下,將人工智慧面臨失控的可能性降到最低,使人工智慧永遠服務於人類。
看到這裡,大家是否都能深刻的感受到,這三者之間似乎存在著某種直接聯絡。
兩項關鍵技術的突破和最新行業規範的確立,在這一刻連成了一個整體。
製冷技術服務於量子計算機、量子計算機超導量子位元晶片服務於人工智慧、人工智慧最終又是為人類而服務。
從這一點來分析,我國在前沿科學以及高能物理領域超前的戰略眼光和廣泛的佈局,都將使中國在未來成為全球最矚目的存在。
對於我國的這兩大技術突破和行業最新規範,大家還有哪些方面見解,歡迎在評論區留言。