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    量子計算發展駛入快車道,我國超導方向產業形態初具

    2022年3月21日 15:20  集微網  

    一直以來在量子計算領域,IBM、谷歌、微軟、英特爾、霍尼韋爾等國外企業依然是主要玩家。相比較,國內量子通信的發展更為領先,2020年7月國盾量子科創板上市,該公司因參與“京滬干線”、“武合干線”等量子通信骨干網的建設而備受資本關注。國內量子計算產業,則也是以中科大潘建偉教授等科研團隊為首。

    蘭德公司在2月初發布的一篇報告中提到了這一情況:至2021年底,美國依然是量子計算領域的技術領導者,且多由企業推動;相比而言,中國在量子通信領域位于世界領導地位。

    然而,根據近期國盾量子、本源量子等相繼宣布自己在量子計算領域的重要進展與布局來看——國盾量子助力祖沖之號量子調控軟件建設,支撐實驗穩定運行,并完成了62比特超導量子計算原型機以及66比特超導量子計算優越性實驗的功能和性能需求;本源量子宣布獲批國內首個量子計算技術創新中心,將在量子測控技術、超導量子芯片升級與工程化、量子計算應用開發、量子云服務等方面展開科研攻關……

    推動前沿技術發展、將產業化提上日程,中國在量子計算領域的進展值得被關注。

    量子計算駛入快車道

    根據國家發改委“十四五”規劃《綱要》名詞解釋,量子信息領域主要包括量子計算、量子通信與量子精密測量三大領域,國際上也給出了相似的定義,為量子信息領域目前的產業框架定下了基調。

    信通院的數據統計及分析顯示,從論文及專利數量角度來看,量子計算領域的發展相對更為蓬勃,論文發布總量及引用量都比其他兩個領域顯著要高,約是量子通信論文量的3倍,是量子精密測量論文量的10倍。

    對于量子計算產業的發展概況,中國信通院給出分析,認為美國量子計算前沿研究領域處于領先地位,學術論文發表量和研究機構數量位列全球第一,我國緊隨其后。2021年,國內科研和創新活躍機構包括中國科學院、中國科學技術大學、清華大學和北京大學等。

    值得注意的是,2021年全球各地量子計算領域傳出的階段性成果及資本動態,為行業發展注入了活力。這一年,美國IonQ在華爾街上市,成為第一家量子計算領域美股上市公司。中國科大團隊成功研制了62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”,并在此基礎上實現了可編程的二維量子行走,被認為是中國超導量子計算方向里程碑式的突破。大眾等車企則被傳出用量子計算技術加速電池研發。

    與此同時,2021年量子聯盟的相繼成立,也為產業生態的建設增添了幾分熱鬧。2021年4月,歐盟成立量子產業聯盟(QuIC);6月,德國西門子、默克、大眾、寶馬等10家企業成立量子技術與應用聯盟;9月,日本東芝、豐田等24家大企業組建量子科技新產業創造委員會;10月,加拿大成立量子工業聯盟(QIC)。此外,2021年10月,我國工信部也在籌建推動量子信息技術創新、應用探索、標準測評和產業培育。

    量子硬件系統的重要進展、產業聯盟等多方動作釋放出信號,量子計算行業在加速前進。MIT教授Will Oliver也曾指出“過去兩年硬件已經改善了10倍”,點出量子計算領域的快速發展。

    我國量子計算產業生態雛形初具

    就國內產業的發展而言,“十四五”規劃將“量子信息”寫進文件是一次重要的信號。文件指出,要求實施相關領域的國家重大科技項目與未來產業孵化與加速計劃,加強基礎學科交叉創新等。多角度全方位要求,量子信息領域的戰略地位由此凸顯。在此之前,盡管各地在大力推動量子技術的布局,但是更加細分的量子通信仍然是國內產業發展的主旋律。

    目前量子計算多條技術路線并行發展,主流方案包含超導、離子阱、硅基半導體、光量子和拓撲等,但仍無任何一種路線能夠完全滿足實用化條件要求,尚處于工程實驗驗證和原型樣機研發的技術攻堅期。

    目前在國內,超導量子計算機技術方向的產業化布局最為引人關注,本源量子、國盾量子、騰訊等國內企業在此技術方向上都有較為明顯的投入。2021年2月,本源量子上線了工程化超導量子計算機本源悟源2號;國盾量子則參與了由中科大潘建偉教授主導的祖沖之號的研發與性能優化;騰訊在2021年10月推出實現快速、高保真、易擴展的超導量子比特初始化方案。

    圍繞超導技術方向,國內已經開始形成初步的產業形態。根據成都科技局的報道,成都中微達信創始人曾耿華給出分析,“量子計算雖然離真正成為產業還有一段距離,但對于我們這種生產性服務的定位來說,有需求方,有供給方,它已經呈現出產業的特征了!

    根據國內主要玩家們的業務方向信息,國盾量子、圖靈量子、啟科量子、深圳量旋科技等主要集中在量子計算機、核心組件、科學儀器等產品方向,相繼涉及軟件開發,量子云平臺則有華為、百度等入局,本源量子業務相對更為廣泛,覆蓋芯片、軟件、應用等。據悉,中微達信作為后來者入局,將目標鎖定在量子計算控制系統方向。

    根據ICV的統計,相比超導方向,在其他的技術方向上,中國的研發、專利成果仍然集中在高校與研究機構,除了中科大之外,還包括清華大學、北京大學、中山大學、上海交通大學、中國科學院等。在離子阱、中性原子方向上,更是只有美國IonQ、ColdQuanta 坐鎮,中國目前則沒有企業和高校進入領先位置。目前為止,其他量子計算技術方向領域,國內也沒有明顯的產業輪廓。

    與此同時,令人矚目的量子計算實際應用依然較為缺失,這也成為量子計算機難以真正讓經典計算機淘汰的關鍵所在。對此,華為數據中心技術實驗室量子計算軟件與算法首席科學家翁文康曾撰文指出,在這個量子霸權的時代,要推動量子計算機的發展,我們有不少緊迫的任務,包括為這些準量子計算機量身定做量子操作系統、量子算法、量子軟件,還有一整套復雜的系統工程。

    編 輯:章芳
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