量子计算，中国落后了吗

李瑶

继今年3月谷歌宣布实现72个量子位的原型机后，5月，阿里巴巴达摩院量子实验室发布消息，称已研发出当前世界最强的量子电路模拟器“太章”，成功模拟了81比特40层作为基准的谷歌随机量子电路。

2018年5月15日，在上海交通大学实验室内，研究人员展示通过“飞秒激光直写”技术制备出节点数达49×49的光量子计算芯片。

虽然还存在一些分歧，但随着这些新成果的陆续发布，学术界和产业界人士还是达成了一个共识：量子技术这一前沿技术不仅事关国家网络安全，更有望催生全新且庞大的产业链条，对经济社会产生重大影响。

也正因此，除了诸多中外国家级科研机构及高校，阿里巴巴、谷歌、微软、英特尔、IBM等科技企业也将量子计算视为下一场革命，展开了一场你追我赶的国际竞赛。

“量子霸权”尚需时日

谷歌发布72个量子位的原型机后，“量子霸权”一说再度被热议。有部分观点认为，在谷歌、IBM、英特尔等公司的快速进展产出下，美国已经远超各国，拥有了“量子霸权”。

对此，中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟认为，现阶段谷歌、IBM等美国公司公布的量子计算机主要单纯比拼物理量子比特数，这一优势在应用层面尚无太大意义。

国内一些学者认为，数量做大并非难事，关键在于如何产生实用价值。目前相关公司一直未公开相关量子计算的测试结果，而发布此类新闻不需要经过任何测试和同行评议，因此存在商业炒作的嫌疑。

实际上，除了国际竞争意义上“霸权”，在学术层面，“量子霸权”还有另外一层涵义。国际学术界公认的量子计算研发主要分为三个阶段：一是量子计算在特定问题上的计算能力超越传统超级计算机，二是实用化量子模拟机，三是通用可编程的量子计算机。

这其中的第一个阶段，即是学术定义上的“量子霸权”。

当前，全球尚未有任何科研机构和团队进入第一阶段。“中美量子计算研究水平均处于起步阶段。”中国科学技术大学教授朱晓波说，“根据超导量子计算的发展趋势，中科大和谷歌均预计在2020年前后才可达到第一阶段的科学目标。”

在潘建伟和朱晓波看来，我国在量子计算研究领域的总體水平处于国际第一方阵：在量子计算的核心也即多光子纠缠领域，我国保持着国际领先水平;在光量子计算方面，中科大持有18个光子比特纠缠的世界纪录;在超导量子计算方面，中科院量子信息和量子科技创新研究院属于全球最强的三家机构之一。

“在技术水平上，我们与处于领先地位的谷歌量子人工智能实验室差距并不大。”专家们认为，要形成技术上的“量子霸权”，还需时日。

知己知彼

技术上的“量子霸权”虽然还未到来，但国家间的量子“霸权”争夺战早已吹响了号角。

自118年前量子理论诞生起，以美国为代表的发达国家就在持续探索，近年来更是积极整合各方力量，力图在量子计算领域占据先机。

这意味着，中国要想在量子计算“多国竞赛”中胜出，也将面临诸多挑战。

从研究积累看，我国在基础研究领域的水平虽与国际同步，但在共性技术积累上稍显落后。

潘建伟表示，欧美国家拥有强大的工业基础、人才资源储备、精密仪器设备制造能力以及高校的科技成果转化链条，加之谷歌、IBM等大型科技公司的介入，带来了强大的研发资源保障，国外在共性技术积累上取得了一定的先发优势。

关于企业介入对于量子计算研究的重要性，中科院量子信息重点实验室教授郭国平也表达了自己的看法。他认为，相较于国外，我国企业在量子计算领域的参与程度较低，在应用和产业化积累层面与国外存在差距。

“以2016年初为节点，此前我国与国外的发展速度基本相同，但之后我们就明显落后了，这其中的很大原因就是国外先行进入了企业化、市场化的运作，通过资本与技术的深度结合，迅速将研究拓展到了应用层面。”郭国平说。

此外，我国在科研人才的使用配置方面还存在较大空间亟待优化，国内相关领军型人才屈指可数，储备人才后劲不足。

一位不愿具名的业内专家表示，从科研一线来看，部分高校和院所科研团队有些急功近利，重论文发表，轻实验和产品转化。而另一方面，部分科研人员有心尝试成果转化，却面临体制机制束缚，知识产权错过价值转化的黄金期。

力夺先机

在多位专家的采访中，一个共识是，鉴于量子研究的巨大影响，以国家战略需求为导向、研究制定量子信息技术发展战略和总体规划，成为提高我量子研究实力的首要任务。

朱晓波认为，可以发展规划为龙头，分阶段确定发展目标，引导资源配置，聚焦重点任务，有序地推进开发并逐渐向产业层面下沉。

实际上，在将量子通信和量子计算纳入“十三五”国家基础研究专项后，实施科技创新2030重大项目、组建国家实验室的时机已经日渐成熟。

潘建伟和朱晓波认为，可以国家实验室为总抓手，以重大项目为牵引，统筹全国高校、科研院所及相关企业的创新要素和优势资源，培养一支有真才实干的国家人才队伍。

在科研人才队伍建设方面，郭国平认为，可考虑将成果转化纳入人才评价及激励标准，使科研队伍能够仰望星空与脚踏实地并举;而高校及科研院所在防止无形资产外流的同时，须注意知识产权的时间价值，避免把无形资产深埋于论文堆里。

对于企业在量子计算中有何可为之处这一问题，潘建伟认为，可以在有实力、有意愿的科技企业中设立一批国家级创新平台，加快开发一批量子计算机研制和应用设计的软硬件核心专利。

郭国平则表示，可借鉴集成电路、人工智能等规划经验，“按照政府牵头指引，以企业攻关为主，科研院所参与为辅，撬动社会资本参与并监督，采用市场化的操作方式，形成多方支持的新格局。”