在影片《流浪月球2》中，擁有強悍算力和自我意識的量子計算機MOSS（原名550W）引起巨大關(guān)注。MOSS可以被視為一臺通用量子計算機，它的算力驚人，能估算出月球?qū)⒃馐芏啻挝C，可實現(xiàn)全球復(fù)雜估算資源融合與調(diào)度，以滿足數(shù)萬座底盤協(xié)同運作的需求，并支撐“數(shù)字生命”計劃……相對于遙不可及的MOSS，我國量子計算機“悟空”卻已破石而出！
“悟空”即將破石而出
1月31日，據(jù)衛(wèi)視新聞報導(dǎo)我國首列量子芯片生產(chǎn)線首次向公眾現(xiàn)身，當(dāng)前生產(chǎn)線正在緊鑼密鼓社火的生產(chǎn)量子芯片。我國最新量子計算機“悟空”即將面世。
“全球有100多家量子估算公司投入了巨大的人力物力進行研發(fā)，法國的量子估算公司2011年轉(zhuǎn)讓了其第一個量子計算機，日本IBM公司在2019年將其商用量子計算機交付布署量子傳輸距離，中國公司本源量子的量子計算機在2021年就已交付用戶。”——據(jù)本源量子消息，在四川成都，國外首列量子芯片生產(chǎn)線上這幾天早已是一片忙碌景色。
蘭州本源量子已研制出多臺中國量子計算機，并成功交付一臺量子計算機給用戶使用。該量子計算機的成功交付使我國成為世界上第三個具備量子計算機整機交付能力的國家。這是我國繼實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”之后，又一次確立了在國際量子估算研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
本源量子計算機
另一家國內(nèi)量子技術(shù)上市公司國盾量子近期也宣布完成了一臺“祖沖之二號”同等規(guī)模超導(dǎo)量子估算靶機的搭建，并將上線國盾量子估算云平臺，為用戶提供真實量子估算設(shè)備，探求量子估算產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
據(jù)公開信息，“祖沖之二號”計算復(fù)雜度比微軟公開報導(dǎo)的53比特超導(dǎo)量子估算靶機“懸鈴木”提高了6個數(shù)目級。
除整機之外，我國在量子芯片這個作為量子計算機的核心基礎(chǔ)基座領(lǐng)域也早有布局。量子芯片作為量子計算機最核心的部份，是執(zhí)行量子估算和量子信息處理的硬件裝置。
國盾量子作為全球領(lǐng)先的量子安全解決方案供應(yīng)商跟量子通訊設(shè)備制造商，正在研制量子通訊專用芯片。2022年下半年，國盾量子搭建了一臺“祖沖之二號”同等規(guī)模的超導(dǎo)量子計算機，并將上線量子估算云平臺。
據(jù)悉，國盾量子同光迅科技共同開發(fā)量子芯片，早已達到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，達到了預(yù)期的戰(zhàn)略目的。
我國離量子通訊網(wǎng)路更進一步
量子通訊是我國近些年來技術(shù)攻關(guān)的重點領(lǐng)域，除“悟空”外，近期，中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院潘建偉、陳騰云等與北大學(xué)院馬雄峰合作，首次在實驗上實現(xiàn)了模式匹配量子秘鑰分發(fā)，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)刊物《物理評論快報》上，這意味著我們離量子通訊網(wǎng)路又近了一步。
量子秘鑰分發(fā)示意圖
量子秘鑰分發(fā)基于量子熱學(xué)基本原理，可以實現(xiàn)理論上無條件安全的保密通。模式匹配量子秘鑰分發(fā)合同（MP-QKD）是由北大學(xué)院馬雄峰研究組于2022年提出的一種新型檢測設(shè)備無關(guān)量子秘鑰分發(fā)合同，相較于原始的檢測設(shè)備無關(guān)合同，可以將更多的偵測風(fēng)波用于成碼，可以很大程度提升成分辨率；相較于雙場量子秘鑰分發(fā)合同和相位匹配合同，無需復(fù)雜的激光器鎖頻鎖相技術(shù)，節(jié)約成本且增加了實際應(yīng)用難度，同時對環(huán)境噪音有更好的抗干擾素力。
研究表明，模式匹配量子秘鑰分發(fā)在不需激光器鎖頻鎖相的條件下可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全成碼且在城域距離有較高成分辨率，極大地增加了合同實現(xiàn)難度，對未來量子通訊網(wǎng)路建立具有重要意義。
量子估算成熱門賽道
量子信息技術(shù)是量子科技重要組成部份，主要包括量子估算、量子通訊和量子檢測三大領(lǐng)域，在提高估算困難問題運算處理能力、加強信息安全保護能力、提高傳感器檢測精度等方面，具備趕超精典信息技術(shù)的潛力。
在市場方面，量子估算有望在10-15年內(nèi)實現(xiàn)商用，預(yù)計量子估算的商用元年在2030年左右。以2030年為量子估算商用元年，預(yù)計2030年全球量子估算市場規(guī)模將達到140.1億港元，并以30%左右的增長緩慢下降，至2035年預(yù)計會達到489.7億港元的量子估算市場規(guī)模。
這么前景下，全球主要國家在量子信息技術(shù)領(lǐng)域強化科技新政布局，推出發(fā)展戰(zhàn)略和研究項目規(guī)劃，加強公共研制資金的支持投入力度，促使量子技術(shù)從“基礎(chǔ)到市場”。
2018年12月，日本通過《國家量子計劃法案》，計劃投資超30億澳元。中國投資超100億港元在西安市建造了世界上最大的量子研究設(shè)施——量子信息科學(xué)國家實驗室，在公共投資方面處于全球領(lǐng)先地位。其他國家正與量子估算領(lǐng)先者締結(jié)聯(lián)盟，如2021年，法國、英國和德國簽訂AUKUS聯(lián)盟，專注于新技術(shù)開發(fā)，分享在人工智能和量子估算等領(lǐng)域的技術(shù)進步成果。
2022年1月，量子信息作為“關(guān)鍵技術(shù)”被寫入《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，2022年12月，中央經(jīng)濟工作大會強調(diào)推動新能源、人工智能、生物制造、綠色低碳、量子估算等前沿技術(shù)研制和應(yīng)用推廣。
量子估算作為量子信息領(lǐng)域的關(guān)注焦點量子傳輸距離，樣機研制與性能提高是實現(xiàn)量子估算潛力的核心，超導(dǎo)和離子阱技術(shù)路線持續(xù)領(lǐng)跑，硅半導(dǎo)體、光量子和中性原子等技術(shù)路線在樣機技術(shù)指標(biāo)提高方面發(fā)展迅速，硬件技術(shù)處于多種方案并存發(fā)展階段；而進一步提高數(shù)學(xué)硬件指標(biāo)與算法糾錯性能，實現(xiàn)基于量子糾錯的邏輯量子比特是量子估算的下一個重要里程碑。
百度超導(dǎo)量子計算機“乾始”
除上面提及的國盾量子、本源外，百度、阿里巴巴等互聯(lián)網(wǎng)科技大鱷也在量子估算領(lǐng)域有所布局，共同促進我國量子估算技術(shù)和行業(yè)前行。
編輯點評：量子估算技術(shù)目前仍處于基礎(chǔ)研制階段，但其未來應(yīng)用潛力蘊含著巨大的商業(yè)市場。量子估算技術(shù)所具有的潛在顛覆性能力造成了日本、歐盟等高度注重，她們將量子技術(shù)上升到國家戰(zhàn)略高度，通過布署一系列研究計劃和發(fā)展措施奪回未來量子估算全球領(lǐng)導(dǎo)權(quán)。
各國具體的量子估算計劃為各自國家戰(zhàn)略提供了切入點。未來幾年將是量子估算技術(shù)進步、商業(yè)化水平提高、產(chǎn)業(yè)合作格局進一步建立的重要階段。培植良好的量子估算生態(tài)系統(tǒng)，提高科技研制能力，強化創(chuàng)新實力，推動量子商業(yè)化發(fā)展模式，奪回未來量子估算制高點，已成為全球大國競爭的關(guān)鍵點。
編輯｜張毅
初審｜吳新