大闹量子计算天宫？国产“悟空”问世

阿离

“悟空”即将破石而出

1月31日，据央视新闻报道，我国首条量子芯片生产线首次向公众亮相，当前生产线正在紧锣密鼓地生产量子芯片。我国最新量子计算机“悟空”即将面世。

“全球有100多家量子计算公司投入了巨大的人力物力进行研制，加拿大的量子计算公司2011年出售了其第一台量子计算机，美国IBM公司在2019年将其商用量子计算机交付部署，中国公司本源量子的量子计算机在2021年就已交付用户。”——据本源量子消息，在安徽合肥，国内首条量子芯片生产线上这几天已经是一片繁忙景象。合肥本源量子已研发出多台中国量子计算机，并成功交付一台量子计算机给用户使用。该量子计算机的成功交付使我国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。这是我国继实现“量子优越性”之后，又一次确立了在国际量子计算研究领域的领先地位。

另一家国内量子技术上市公司国盾量子近日也宣布完成了一台“祖冲之二号”同等规模超导量子计算原型机的搭建，并将上线国盾量子计算云平台，为用户提供真实量子计算设备，探索量子计算产业应用。据公开信息，“祖冲之二号”计算复杂度比谷歌公开报道的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级。

除整机之外，我国在量子芯片这个作为量子计算机的核心基础底座领域也早有布局。量子芯片作为量子计算机最核心的部分，是执行量子计算和量子信息处理的硬件装置。国盾量子作为全球领先的量子安全解决方案供应商和量子通信设备制造商，正在研发量子通信专用芯片。2022年下半年，国盾量子搭建了一台“祖冲之二号”同等规模的超导量子计算机，并将上线量子计算云平台。此外，国盾量子同光迅科技共同开发量子芯片，已经达到产业化应用，达到了预期的战略目的。

我国离量子通信网络更近一步

量子通信是我国近年来技术攻关的重点领域，除“悟空”外，近日，中国科学技术大学潘建伟、陈腾云等与清华大学马雄峰合作，首次在实验上实现了模式匹配量子密钥分发，相关研究成果日前发表在国际学术期刊《物理评论快报》上，这意味着我们离量子通信网络又近了一步。

量子密钥分发基于量子力学基本原理，可以实现理論上无条件安全的保密通信。模式匹配量子密钥分发协议（MP-QKD）是由清华大学马雄峰研究组于2022年提出的一种新型测量设备无关量子密钥分发协议，相较于原始的测量设备无关协议，可以将更多的探测事件用于成码，可以很大程度提高成码率；相较于双场量子密钥分发协议和相位匹配协议，无需复杂的激光器锁频锁相技术，节省成本且降低了实际应用难度，同时对环境噪声有更好的抗干扰能力。

研究表明，模式匹配量子密钥分发在不需激光器锁频锁相的条件下可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率，极大地降低了协议实现难度，对未来量子通信网络构建具有重要意义。

量子计算成热门赛道

量子信息技术是量子科技重要组成部分，主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域，在提升计算困难问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感测量精度等方面，具备超越经典信息技术的潜力。

在市场方面，量子计算有望在10—15年内实现商用，预计量子计算的商用元年在2030年左右。以2030年为量子计算商用元年，预计2030年全球量子计算市场规模将达到140.1亿美元，并以30%左右的增速平缓上涨，至2035年预计会达到489.7亿美元的量子计算市场规模。如此前景下，全球主要国家在量子信息技术领域加强科技政策布局，推出发展战略和研究项目规划，加大公共研发资金的支持投入力度，推动量子技术从“基础到市场”。

2018年12月，美国通过《国家量子计划法案》，计划投资超30亿美元。中国投资超100亿美元在合肥市建造了世界上最大的量子研究设施——量子信息科学国家实验室，在公共投资方面处于全球领先地位。其他国家正与量子计算领先者结成联盟，如2021年，澳大利亚、英国和美国成立AUKUS联盟，专注于新技术开发，分享在人工智能和量子计算等领域的技术进步成果。

2022年1月，量子信息作为“关键技术”被写入《“十四五”数字经济发展规划》，2022年12月，中央经济工作会议指出加快新能源、人工智能、生物制造、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发和应用推广。量子计算作为量子信息领域的关注焦点，样机研发与性能提升是实现量子计算潜力的核心，超导和离子阱技术路线持续领跑，硅半导体、光量子和中性原子等技术路线在样机技术指标提升方面发展迅速，硬件技术处于多种方案并存发展阶段；而进一步提升物理硬件指标与算法纠错性能，实现基于量子纠错的逻辑量子比特是量子计算的下一个重要里程碑。

除前面提到的国盾量子、本源外，百度、阿里巴巴等互联网科技巨头也在量子计算领域有所布局，共同推动我国量子计算技术和行业前行。

编辑点评：量子计算技术目前仍处于基础研发阶段，但其未来应用潜力蕴藏着巨大的商业市场。量子计算技术所具有的潜在颠覆性能力引起了美国、欧盟等高度重视，他们将量子技术上升到国家战略高度，通过部署一系列研究计划和发展举措夺取未来量子计算全球领导权。各国具体的量子计算计划为各自国家战略提供了切入点。未来几年将是量子计算技术进步、商业化水平提升、产业合作格局进一步完善的重要阶段。培育良好的量子计算生态系统，增强科技研发能力，加强创新实力，推进量子商业化发展模式，夺取未来量子计算制高点，已成为全球大国竞争的关键点。