科技创新是一个民族进步的灵魂，也是一个国家兴旺发达的不竭动力。过去的10年，中国速度不仅在经济、体育等领域让世界赞叹，在科技领域，中国也以风驰电掣般的速度领跑世界。

    以6年时间，走过发达国家40年道路，创下486.1公里时速世界纪录的高铁——这，就是中国速度；

    以峰值速度4700万亿次、持续速度2568万亿次每秒浮点运算的速度，一举成为2010年世界运算速度最快的超级计算机天河一号——这，就是中国速度；

    将运算速度提升近百倍达到10皮秒量级，成为新的量子计算世界纪录——这，就是中国速度；

    ……

    正如美国探索频道在其“2010年世界之最”节目中所称，当今在速度领域领头的是中国。“中国推出了最快的列车和超级计算机，证明了其科技新兴强国的地位”。

    中国高铁贴地“飞行”

    今年的春节李斌是在老家岳阳过的。节前他在“12360”网站买到了从北京到岳阳的高铁票。“原来过年回家乘坐快车需要16个小时，现在京广高铁开通了，只要6个多小时，车上环境舒适，真是很方便。”

    这是中国高铁线路成网之后的第一个春运。经过10年建设，高铁运营里程就已达9356公里，在建里程1.7万公里，无论是路网规模还是速度等级，都位居世界第一。中国真正步入高铁时代。

    自2004年以来，在党中央、国务院确定的铁路装备“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的基本方针指引下，中国高铁开始走上一条引进消化吸收再创新，从而加速技术装备现代化的道路。

    高铁是高新技术的系统集成，融合了交流传动技术、复合制动技术等一系列当代最新科技成果。面对相对落后的铁路技术水平，2007年8月17日，科技部与铁道部共同建立起中国铁路装备现代化自主创新平台。在这个行业与科技部共同构建的首个国家级自主创新平台上，双方共同完成中国高铁的自主创新。

    仅仅半年后，两部之间的合作再进一步。2008年2月26日，科技部与铁道部在北京钓鱼台国宾馆签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》，明确提出中国将研制成功符合京沪高速铁路运营需求的时速350公里及以上等级的高速列车。

    几年来，直接参与高铁技术研发创新活动的有国内近20多所大学和研究院所，50多名两院院士和1万多名研究人员，系统解决了我国高铁的一系列重大关键技术。推动我国高铁技术走在了世界的前列，由追赶者一跃成为领跑者。

    2004年，中国着手引进时速200公里的高速列车技术。2008年年底，第一条具有自主知识产权的高速铁路京津城际铁路通车运营，时速350公里。2010年，时速380公里的CRH380A下线。6年时间，中国走过发达国家近40年的高铁道路。

    10年来，中国高铁从无到有、从追跑者到领跑者，俯瞰神州大地，京津城际、京沪高铁、郑西客专、沪杭高铁、合蚌高铁、哈大高铁、京广高铁……一条条高铁相继开通运营，中国高铁建设发展成就举世瞩目。

    对此，铁道部总工程师何华武表示，“目前，我国铁路已在高原铁路技术、机车车辆装备技术、高速铁路技术、既有线提速技术、重载运输技术、运输调度技术等领域达到世界先进水平。正是因为坚持科技创新，中国铁路拥有的世界之最越来越多。”

    更令人兴奋的是，中国高铁还在不断打破纪录。2012年12月3日，中国自主研发的“和谐号”新一代高速动车组在京沪高铁路段试车，再次以486.1公里的惊人时速刷新高铁世界纪录。

    “高铁的运行速度、密度、安全性、舒适度，是检验一条高速铁路技术水平高低的指标。中国的高铁技术水平是国际领先的，具有完全自主知识产权，没有和任何一家国外公司产生知识产权纠纷。”何华武表示。

    超级计算对决巅峰

    这是一场比拼耐力、比拼实力、没有终点的“马拉松”竞赛，冠军的“有效期”往往为半年。

    在去年11月发布的最新超级计算机TOP500榜单中，曾经排名世界第一的中国天河一号排在了第八位。榜首被美国“泰坦”摘得，原本的冠军日本的“京”跌至第三位。

    虽然天河一号的运算速度已经被后起之秀们赶超，但中国在超算领域前进的脚步并未就此停下。科技日报记者了解到，我国新的十亿亿次超级计算机研制计划已经在顺利执行中。

    此次，中国将双剑齐发。不仅仅是“天河”，“曙光”也有望实现突破。

    超级计算机是国家科研的一个基础工具，从某种意义上看，超级计算机进步的背后，是一个国家对超级计算能力的需求，也反映了一个国家基础科研和现代装备制造业、高科技行业的发展。

    据了解，从“十五”期间开始，我国的高性能计算机的研制工作进入了快速发展期，在国家863计划等国家重大科技专项支持下，2003年，联想研制成功了深腾6800，系统峰值速度达到每秒5.3万亿次浮点运算；2004年，曙光4000A研制成功，系统峰值速度每秒11.2万亿次浮点运算；2010年6月，我国第一台实测性能超千万亿次的曙光“星云”正式发布；2010年，由国防科技大学研制成功的天河一号超级计算机问世，它以每秒4700万亿次的峰值速度一举成为2010年世界运算速度最快超级计算机。2012年9月，“神威蓝光”千万亿次高效能计算机顺利通过验收，这标志着中国成为继美国、日本之后第三个能够采用自主CPU构建千万亿次计算机的国家。

    十年的不断突破，十年的奋力拼搏。让美国《纽约时报》惊呼：中国正在由一个超级计算机领域的“后起者”向“超级大国”转变。

    超级计算机难造，同时应用也难。研制高性能超级计算机系统，其目的是要运用它的超级运算能力，来解决经济、科技、国防等领域面临的难题。

    据国家超级计算天津中心主任刘光明介绍，如今，天河一号超级计算机系统已经在石油勘探数据处理、生物基因信息处理、新生儿遗传病检测、育种、大飞机研制等方面获得了广泛的应用，现在正开展空气中PM2.5微粒包含的微生物基因特性分析和对雾霾天气进行预报的计算技术准备工作。基于天河一号，天津超算中心开展了与美国和欧盟的高性能计算技术的交流和合作，产生了良好的社会效益和经济效益，我国的高性能计算机的技术水平和应用水平已经进入世界先进行列。

    “曙光超级计算机早已融入了人们生活起居的方方面面，我们坚信只有真正的用起来，才能实现超级计算机的价值。”曙光公司总裁历军表示。下一阶段，我国超级计算机产业发展的重点正逐步向提供应用水平转移。

    量子运算匪夷所思

    这是一个微观的世界，但它所迸发的强大计算能力却将影响人类未来。

    量子计算，一个不为公众所知的前沿科技，再次传来了中国速度的呼啸声。

    2月5日，中国科技大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室郭国平研究组主持的我国“超级973”科技专项“固态量子芯片”研究取得重大突破，研究组成功地在“一个电子”上用电荷数实现量子比特编码实现10皮秒级(皮秒为时间单位，即10的负12次方秒)量子逻辑门运算，将原由电子自旋量子编码的世界纪录提高近百倍。

    此前，美国、日本相关研究机构曾实现千皮秒级别的电控半导体电子自旋量子编码的逻辑门，郭国平等人的研究成果，将运算速度提升近百倍达到10皮秒量级，成为新的世界纪录。

    更快和更大规模的集成始终是芯片技术的核心梦想。然而根据著名的摩尔定律推算，大约到2020年，每个晶体管将可能小到只有一个电子，即单电子晶体管。据郭国平介绍，计算机的信息处理是通过“0”和“1”来表达信息，这种表达通过开关的闭合来实现。一旦晶体管体积不断变小而出现“隧穿”效应，电子可以直接从晶体管穿过去，将无法利用闭合来控制电子。

    据了解，目前世界上主要的计算机芯片生产企业仍在想办法避免“隧穿”效应。郭国平表示，从长远来看，与其避免不如加以利用，发展使用“量子运算”，直接利用单个电子的左右、上下等物理特性来表示信息的“0”和“1”。

    “更快的量子逻辑门操作是实用化量子芯片多量子比特集成和运算的首要条件，只有更快才有可能将量子计算从小规模的实验室演示推向真正的实用化。”在谈及此事的意义时，郭国平表示。

    量子计算机的运算能力有多强？有人这样比喻：在量子计算机面前，电子计算机就是一把不折不扣的算盘。1994年，人们采用1600台工作站实施经典的运算，花了8个月将数长为129位的大数成功地分解成两个素数相乘。若采用一台量子计算机则1秒钟就可以破解。

    鉴于量子计算机的强大功能和特殊重大的战略意义，各国在加紧传统计算机领域竞争的同时，都不约而同把目光转向制造运算速度之快和性能强到不可思议的量子计算上。近20年来，相关领域的科学家纷纷投入研制工作，虽然面临重重技术障碍，但取得一些重要进展，证实了研制出量子计算机不存在无法逾越的困难。作为量子计算机的核心部件，量子芯片的开发与研制成为美国、日本等科技强国角逐的重中之重。