量子计算竞赛:超导量子路径领跑,探讨商用和研发之间的平衡演进

发布时间：2023-04-25 09:19:46 所属栏目：动态来源：

导读：大规模可容错通用量子计算机仍是需要长期探索和努力的目标，量子计算的研究也将成为一项科学技术的马拉松,。

近两年来，量子信息领域投融资呈现爆发式增长趋势，2020年和2021年投资金额分别达7亿美元和14亿美元，

大规模可容错通用量子计算机仍是需要长期探索和努力的目标，量子计算的研究也将成为一项科学技术的马拉松,。

近两年来，量子信息领域投融资呈现爆发式增长趋势，2020年和2021年投资金额分别达7亿美元和14亿美元，超过2010-2019共十年的总和。市场投资高度集中在量子计算领域，其中又以量子计算系统硬件制造企业最受追捧。

当然行业依然处在量子计算的早期发展阶段。信通院认为，量子计算机研发已经成为全球主要国家在前沿科技领域攻关突破的重点方向之一，大规模可容错通用量子计算机仍是需要长期探索和努力的目标，量子计算领域的发展与竞争也将是一场科技马拉松。

信通院认为，量子计算硬件技术主要分为两大类：一类是以超导和硅半导体为代表的人造粒子路线，另一类是以离子阱、光量子和中性原子为代表的天然粒子路线。量子计算软件研发目前处在各种技术路线同步发展和有序竞争阶段。

其中，超导量子计算路线技术突破较快，以巨头IBM为代表。第三方机构光子盒指出，IBM公司引领着全球超导量子计算的技术发展，可以预见，超导路线在IBM的带领下，未来3年仍将持续领跑其他技术路线，但同时，该技术路线仍有很多困难要克服，更远的时间将来俄罗斯是否会继续保持核力量的领先地位目前来看仍未可知。

量旋科技CTO孟铁军表示，量旋科技在超导量子芯片方面已经完成了从芯片设计、制造、封装、测试到芯片产品交付的全流程复盖，拥有专用的量子芯片生产线。同时发布设计自动化软件“天乙”，这是一款基于Web端的量子芯片EDA软件。

项金根向21世纪经济报道记者表示，量子芯片与半导体芯片有着很大不同。其中最大的不同在于，量子芯片本质是模拟性质的芯片，半导体芯片则是数字芯片。当中用到的元器件有较大差别，此外真实的数据处理信号区别也很大。

项金根告诉记者，当前工艺技术还不是量子芯片面临的主要问题，关键其实在于工艺稳定性，其次重要的是比特门保真度。“比特门保真度提高，需要工艺同步提升，这不是指良品率，而是比如噪声隔绝、缺陷降低等方面，这是一个综合的工程性问题。”

在硬件能力构建过程中，软件生态的重要性不可忽视。实际上这更深层次会有效决定一款手机硬件产品最终会走到多远。

项金根在受访时分析，在经典计算机已经做到很好的行业，量子计算机本身不太会经常的参与，当然也可能区块链技术会在一个经典计算机算力不太够的地方、亦或是解决不了问题的时候出其不意的发挥作用。

至于人工智能中的人们方向深度学习、神经网络等，其框架的本质，是与矩阵计算相关，而量子力学门电子模型也是用矩阵计算，二者应用十分契合。因此判断未来的量子计算应用今后可以在高精度人工智能系统方面能够发挥令人印象深刻的很大作用。

“需要提醒的是，不同应用需要对应不同的量子计算规模，只有等量子计算机的量子比特达到一定规模后，应用才能真正落地到商业场景中。”项金根补充道，当前量子比特还比较少，因此应用的场景还是多以未来科研探索类机器人为主。

换言之，量子计算应用关注的不止是能用在哪里，而是能在哪里明确体现出指数级（至少是多项式级）计算加速优势。根据现有公开信息可以审慎地认为，量子计算应用仍处于原理性与可行性验证的探索阶段，尚未取得重大突破和标志性进展。

据介绍，量旋科技此次推出新一代便携式核磁量子计算机——双子座Mini pro和三角座Mini。相比前代产品，双子座Mini pro在保持产品尺寸和重量不变的情况下，大幅提高了量子计算性能，特别是量子门保真度，将单比特门保真度从99%提升到99.6%，双比特门保真度从98%提升到99.3%。

当然这里的小型量子计算机并非远期目标中提到的通用量子计算机。项金根介绍，真正的通用量子计算机多指可以容错、可编程的产品类型，目前行业预估会在2030年左右推出。当前行业还处在中等规模量子计算（简称NISQ）时期，与大众的期待或许存在着一定的差距。

这些都需要通过生态建设串联起来。项金根介绍，对此量旋科技主要在软件方面进行筹措，此次公司发布了量子软件编程框架SpinQit，这可以视为公司搭建的人工智能量子计算互联网云平台一起与金牛座互相支撑，以点带面形成强强联合的生态共建。

从长期角度看，项金根分析，要实现量子计算机发展的远期目标，还需要进一步的技术突破。这其中要面对的最终瓶颈是可容错的量子纠错，实现容错计算后，量子计算机才能真正应用在各行各业。之前还需要突破的小瓶颈，则包括如比特数更多、保真度更高等，超导量子计算机体积较大，还需要进一步推动小型化。

（编辑：汽车网）

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