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量子计算发展驶入快车道,我国超导方向产业形态初具

2022年3月21日 15:20  集微网  

一直以来在量子计算领域,IBM,谷歌,微软,英特尔,霍尼韦尔等国外企业依然是主要玩家。相比较,国内量子通信的发展更为领先,2020年7月国盾量子科创板上市,该公司因参与“京沪干线”,“武合干线”等量子通信骨干网的建设而备受资本关注。国内量子计算产业,则也是以中科大潘建伟教授等科研团队为首。

兰德公司在2月初发布的一篇报告中提到了这一情况:至2021年底,美国依然是量子计算领域的技术领导者,且多由企业推动;相比而言,中国在量子通信领域位于世界领导地位。

然而,根据近期国盾量子,本源量子等相继宣布自己在量子计算领域的重要进展与布局来看——国盾量子助力祖冲之号量子调控软件建设,支撑实验稳定运行,并完成了62比特超导量子计算原型机以及66比特超导量子计算优越性实验的功能和性能需求;本源量子宣布获批国内首个量子计算技术创新中心,将在量子测控技术,超导量子芯片升级与工程化,量子计算应用开发,量子云服务等方面展开科研攻关。

推动前沿技术发展,将产业化提上日程,中国在量子计算领域的进展值得被关注。

量子计算驶入快车道

根据国家发改委“十四五”规划《纲要》名词解释,量子信息领域主要包括量子计算,量子通信与量子精密测量三大领域,国际上也给出了相似的定义,为量子信息领域目前的产业框架定下了基调。

信通院的数据统计及分析显示,从论文及专利数量角度来看,量子计算领域的发展相对更为蓬勃,论文发布总量及引用量都比其他两个领域显著要高,约是量子通信论文量的3倍,是量子精密测量论文量的10倍。

对于量子计算产业的发展概况,中国信通院给出分析,认为美国量子计算前沿研究领域处于领先地位,学术论文发表量和研究机构数量位列全球第一,我国紧随其后。2021年,国内科研和创新活跃机构包括中国科学院,中国科学技术大学,清华大学和北京大学等。

值得注意的是,2021年全球各地量子计算领域传出的阶段性成果及资本动态,为行业发展注入了活力。这一年,美国IonQ在华尔街上市,成为第一家量子计算领域美股上市公司。中国科大团队成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”,并在此基础上实现了可编程的二维量子行走,被认为是中国超导量子计算方向里程碑式的突破。大众等车企则被传出用量子计算技术加速电池研发。

与此同时,2021年量子联盟的相继成立,也为产业生态的建设增添了几分热闹。2021年4月,欧盟成立量子产业联盟(QuIC);6月,德国西门子,默克,大众,宝马等10家企业成立量子技术与应用联盟;9月,日本东芝,丰田等24家大企业组建量子科技新产业创造委员会;10月,加拿大成立量子工业联盟(QIC)。此外,2021年10月,我国工信部也在筹建推动量子信息技术创新,应用探索,标准测评和产业培育。

量子硬件系统的重要进展,产业联盟等多方动作释放出信号,量子计算行业在加速前进。MIT教授Will Oliver也曾指出“过去两年硬件已经改善了10倍”,点出量子计算领域的快速发展。

我国量子计算产业生态雏形初具

就国内产业的发展而言,“十四五”规划将“量子信息”写进文件是一次重要的信号。文件指出,要求实施相关领域的国家重大科技项目与未来产业孵化与加速计划,加强基础学科交叉创新等。多角度全方位要求,量子信息领域的战略地位由此凸显。在此之前,尽管各地在大力推动量子技术的布局,但是更加细分的量子通信仍然是国内产业发展的主旋律。

目前量子计算多条技术路线并行发展,主流方案包含超导,离子阱,硅基半导体,光量子和拓扑等,但仍无任何一种路线能够完全满足实用化条件要求,尚处于工程实验验证和原型样机研发的技术攻坚期。

目前在国内,超导量子计算机技术方向的产业化布局最为引人关注,本源量子,国盾量子,腾讯等国内企业在此技术方向上都有较为明显的投入。2021年2月,本源量子上线了工程化超导量子计算机本源悟源2号;国盾量子则参与了由中科大潘建伟教授主导的祖冲之号的研发与性能优化;腾讯在2021年10月推出实现快速,高保真,易扩展的超导量子比特初始化方案。

围绕超导技术方向,国内已经开始形成初步的产业形态。根据成都科技局的报道,成都中微达信创始人曾耿华给出分析,“量子计算虽然离真正成为产业还有一段距离,但对于我们这种生产性服务的定位来说,有需求方,有供给方,它已经呈现出产业的特征了。”

根据国内主要玩家们的业务方向信息,国盾量子,图灵量子,启科量子,深圳量旋科技等主要集中在量子计算机,核心组件,科学仪器等产品方向,相继涉及软件开发,量子云平台则有华为,百度等入局,本源量子业务相对更为广泛,覆盖芯片,软件,应用等。据悉,中微达信作为后来者入局,将目标锁定在量子计算控制系统方向。

根据ICV的统计,相比超导方向,在其他的技术方向上,中国的研发,专利成果仍然集中在高校与研究机构,除了中科大之外,还包括清华大学,北京大学,中山大学,上海交通大学,中国科学院等。在离子阱,中性原子方向上,更是只有美国IonQ,ColdQuanta 坐镇,中国目前则没有企业和高校进入领先位置。目前为止,其他量子计算技术方向领域,国内也没有明显的产业轮廓。

与此同时,令人瞩目的量子计算实际应用依然较为缺失,这也成为量子计算机难以真正让经典计算机淘汰的关键所在。对此,华为数据中心技术实验室量子计算软件与算法首席科学家翁文康曾撰文指出,在这个量子霸权的时代,要推动量子计算机的发展,我们有不少紧迫的任务,包括为这些准量子计算机量身定做量子操作系统,量子算法,量子软件,还有一整套复杂的系统工程。

编 辑:章芳
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