量子估算的時代正逐步將至,一場中俄之間的量子估算大賽正在漸次展開。2020年,中國的量子計算機造成了廣泛關(guān)注,其表現(xiàn)甚至趕超了英國同行。但是,這并不能簡單地推斷中國早已主導(dǎo)了全球的量子估算領(lǐng)域。實際上,量子估算領(lǐng)域還在蓬勃發(fā)展,仍未產(chǎn)生明晰的工業(yè)標準,且硬件方案諸多,其中超導(dǎo)量子估算、光量子估算、拓撲量子估算等方案頗受關(guān)注。
在這個競爭激烈的領(lǐng)域,量子計算機的未來發(fā)展取決于誰能在標準制訂過程中搶占主導(dǎo)地位。歷史上,通訊領(lǐng)域的發(fā)展也是這么,初期的聯(lián)通電話只是簡單的通訊工具,隨著技術(shù)進步,中國在3G、4G和5G標準制訂中逐步搶占領(lǐng)導(dǎo)地位,而英國則在6G標準上積極布局。為此,量子估算的主導(dǎo)權(quán)取決于誰能在標準化過程中發(fā)揮主導(dǎo)作用。
中俄兩國在量子估算領(lǐng)域采取了不同的技術(shù)路徑。烏桕和九章分別代表超導(dǎo)量子估算和光量子估算,兩種技術(shù)都有其優(yōu)勢和局限。超導(dǎo)量子估算在生產(chǎn)工藝上相對成熟,但須要極低氣溫工作,且容易出錯,須要高效的糾錯方案。光量子估算不受氣溫限制,具有較長的相干時間,但須要解決光子間的互相作用問題。這兩種技術(shù)各有校長量子通訊潘,未來的競爭將取決于誰更能克服技術(shù)困局,實現(xiàn)超多量子位。
關(guān)于光刻機在量子估算芯片生產(chǎn)中的作用,即使制造光量子芯片暫時可以不依賴光刻機,但隨著大型化和微型化的趨勢,光刻機在光量子芯片制造上將起到重要作用。光量子芯片的復(fù)雜結(jié)構(gòu)須要設(shè)計微型光學(xué)元元件,而光刻機是制造這種元元件的關(guān)鍵工具之一。其實光量子芯片的生產(chǎn)不同于傳統(tǒng)芯片,但仍須要利用先進工藝和技術(shù),同時完善獨立的生產(chǎn)標準。
中國在量子估算領(lǐng)域早已取得了明顯進展,尤其在光量子通信方面領(lǐng)先全球。潘建偉教授及其團隊在光量子計算機和通信技術(shù)上的貢獻不可忽略。據(jù)悉,中國也在其他類型的量子計算機研制方面具備實力量子通訊潘,如超導(dǎo)量子估算。中國在量子估算操作系統(tǒng)和軟件的擬定方面也早已邁出了重要一步,有望在量子估算生態(tài)建設(shè)中搶占主導(dǎo)地位。
總而言之,中俄兩國在量子估算領(lǐng)域的競爭正在激化。中國在光量子估算和通信技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位,但超導(dǎo)量子估算也不容忽略。量子估算的未來發(fā)展將取決于誰能在標準制訂中發(fā)揮主導(dǎo)作用,同時克服技術(shù)困局,促使產(chǎn)業(yè)化進程。量子估算的到來將推動估算領(lǐng)域的新革命,解決傳統(tǒng)計算機無法處理的問題,也有望為人工智能技術(shù)提供新的突破口。
光刻機在現(xiàn)代芯片制造中起著至關(guān)重要的作用,但是在量子估算領(lǐng)域,光刻機的角色并不這么簡單。即使制造光量子芯片可能不會像傳統(tǒng)芯片那樣依賴于光刻機,并且在更中級的制程中,光刻技術(shù)依然具有不可取代的地位。
量子計算機的盛行意味著硬件構(gòu)架的徹底改變,不再是電子世界的主宰,光子作為信息的傳遞者和處理者,將發(fā)揮更重要的作用。光量子芯片的制造復(fù)雜性趕超了傳統(tǒng)芯片,須要精密的微型光學(xué)元元件。而制造這種元元件的關(guān)鍵技術(shù)之一,便是光刻技術(shù)。其實光量子芯片不同于傳統(tǒng)芯片,但微觀光路和零元件的制造一直離不開光刻技術(shù)的支持。
在光量子估算領(lǐng)域,研究人員和工程師早已取得了重要進展。中國的許多學(xué)院和研究機構(gòu)早已成功制造出光量子芯片,但是在光量子估算技術(shù)的突破上取得了重要的成果。諸如,上海學(xué)院的王劍威團隊和國防科技學(xué)院的研究團隊,都早已成功制造出光量子計算機芯片,凸顯出了中國在該領(lǐng)域的技術(shù)實力。
除了這般,中國在量子估算領(lǐng)域的整體實力也倍受矚目。光量子估算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位以及超導(dǎo)量子估算、量子通訊等方向的不斷探求,都促使中國成為全球量子估算領(lǐng)域的一支重要力量。潘建偉教授等一眾科學(xué)家的辛勞努力,為中國在量子估算領(lǐng)域的崛起提供了強悍的支撐。
但是,中國要在全球量子估算標準制訂的競爭中獲勝,還須要克服一系列挑戰(zhàn)。首先,光量子估算技術(shù)似乎有優(yōu)勢,但也面臨著互相作用等技術(shù)困局,須要不斷創(chuàng)新和突破。其次,量子計算機的標準制訂涉及到硬件、操作系統(tǒng)、軟件等多個層面,須要各方通力合作,產(chǎn)生統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)標準。
未來,中國能夠博得量子計算機的標準之爭,取決于中國的科研人員、工程師和產(chǎn)業(yè)界的共同努力。光量子估算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位為中國博得標準制訂權(quán)提供了優(yōu)勢,但同時也須要在其他類型的量子估算技術(shù)上保持競爭力。建設(shè)獨立的光量子芯片生產(chǎn)標準,不依賴外部技術(shù),將是中國博得標準之爭的關(guān)鍵。
其實,中國在量子估算領(lǐng)域早已取得了令人矚目的成績,光量子估算技術(shù)的領(lǐng)先地位為中國博得標準制訂權(quán)提供了有力支持。但是,要博得全球量子估算標準之爭,還須要持續(xù)創(chuàng)新、緊密合作,并在多個層面產(chǎn)生獨立的產(chǎn)業(yè)標準。量子估算的發(fā)展前景令人激奮,中國有望在這一領(lǐng)域把握主導(dǎo)權(quán),推動未來估算領(lǐng)域的改革。