在影片《流浪月球2》中,拥有强悍算力和自我意识的量子计算机MOSS(原名550W)引起巨大关注。MOSS可以被视为一台通用量子计算机,它的算力惊人,能估算出月球将遭受多次危机,可实现全球复杂估算资源融合与调度,以满足数万座底盘协同运作的需求,并支撑“数字生命”计划……相对于遥不可及的MOSS,我国量子计算机“悟空”却已破石而出!
“悟空”即将破石而出
1月31日,据卫视新闻报导我国首列量子芯片生产线首次向公众现身,当前生产线正在紧锣密鼓社火的生产量子芯片。我国最新量子计算机“悟空”即将面世。
“全球有100多家量子估算公司投入了巨大的人力物力进行研发,法国的量子估算公司2011年转让了其第一个量子计算机,日本IBM公司在2019年将其商用量子计算机交付布署量子传输距离,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,在四川成都,国外首列量子芯片生产线上这几天早已是一片忙碌景色。
兰州本源量子已研制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估算研究领域的领先地位。
本源量子计算机
另一家国内量子技术上市公司国盾量子近期也宣布完成了一台“祖冲之二号”同等规模超导量子估算靶机的搭建,并将上线国盾量子估算云平台,为用户提供真实量子估算设备,探求量子估算产业应用。
据公开信息,“祖冲之二号”计算复杂度比微软公开报导的53比特超导量子估算靶机“悬铃木”提高了6个数目级。
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基座领域也早有布局。量子芯片作为量子计算机最核心的部份,是执行量子估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跟量子通讯设备制造商,正在研制量子通讯专用芯片。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,并将上线量子估算云平台。
据悉,国盾量子同光迅科技共同开发量子芯片,早已达到产业化应用,达到了预期的战略目的。
我国离量子通讯网路更进一步
量子通讯是我国近些年来技术攻关的重点领域,除“悟空”外,近期,中国科学技术学院潘建伟、陈腾云等与北大学院马雄峰合作,首次在实验上实现了模式匹配量子秘钥分发,相关研究成果近日发表在国际学术刊物《物理评论快报》上,这意味着我们离量子通讯网路又近了一步。
量子秘钥分发示意图
量子秘钥分发基于量子热学基本原理,可以实现理论上无条件安全的保密通。模式匹配量子秘钥分发合同(MP-QKD)是由北大学院马雄峰研究组于2022年提出的一种新型检测设备无关量子秘钥分发合同,相较于原始的检测设备无关合同,可以将更多的侦测风波用于成码,可以很大程度提升成分辨率;相较于双场量子秘钥分发合同和相位匹配合同,无需复杂的激光器锁频锁相技术,节约成本且增加了实际应用难度,同时对环境噪音有更好的抗干扰素力。
研究表明,模式匹配量子秘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分辨率,极大地增加了合同实现难度,对未来量子通讯网路建立具有重要意义。
量子估算成热门赛道
量子信息技术是量子科技重要组成部份,主要包括量子估算、量子通讯和量子检测三大领域,在提高估算困难问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感器检测精度等方面,具备赶超精典信息技术的潜力。
在市场方面,量子估算有望在10-15年内实现商用,预计量子估算的商用元年在2030年左右。以2030年为量子估算商用元年,预计2030年全球量子估算市场规模将达到140.1亿港元,并以30%左右的增长缓慢下降,至2035年预计会达到489.7亿港元的量子估算市场规模。
这么前景下,全球主要国家在量子信息技术领域强化科技新政布局,推出发展战略和研究项目规划,加强公共研制资金的支持投入力度,促使量子技术从“基础到市场”。
2018年12月,日本通过《国家量子计划法案》,计划投资超30亿澳元。中国投资超100亿港元在西安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。其他国家正与量子估算领先者缔结联盟,如2021年,法国、英国和德国签订AUKUS联盟,专注于新技术开发,分享在人工智能和量子估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,中央经济工作大会强调推动新能源、人工智能、生物制造、绿色低碳、量子估算等前沿技术研制和应用推广。
量子估算作为量子信息领域的关注焦点量子传输距离,样机研制与性能提高是实现量子估算潜力的核心,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高方面发展迅速,硬件技术处于多种方案并存发展阶段;而进一步提高数学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估算的下一个重要里程碑。
百度超导量子计算机“乾始”
除上面提及的国盾量子、本源外,百度、阿里巴巴等互联网科技大鳄也在量子估算领域有所布局,共同促进我国量子估算技术和行业前行。
编辑点评:量子估算技术目前仍处于基础研制阶段,但其未来应用潜力蕴含着巨大的商业市场。量子估算技术所具有的潜在颠覆性能力造成了日本、欧盟等高度注重,她们将量子技术上升到国家战略高度,通过布署一系列研究计划和发展措施夺回未来量子估算全球领导权。
各国具体的量子估算计划为各自国家战略提供了切入点。未来几年将是量子估算技术进步、商业化水平提高、产业合作格局进一步建立的重要阶段。培植良好的量子估算生态系统,提高科技研制能力,强化创新实力,推动量子商业化发展模式,夺回未来量子估算制高点,已成为全球大国竞争的关键点。
编辑|张毅
初审|吴新