從物理(li)學家費曼(man)提出量子計算的設想至今(jin)，已經有(you)43個年頭了。

這當中經(jing)歷了理論(lun)提出(chu)和探索(suo)階段(duan)、通用(yong)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)算(suan)法(fa)發(fa)展階段(duan)、量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)算(suan)法(fa)繁(fan)榮階段(duan)，現(xian)在(zai)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計算(suan)開(kai)始實(shi)用(yong)化的(de)(de)(de)階段(duan)，研(yan)究成(cheng)果頻(pin)頻(pin)亮相、樣機(ji)研(yan)發(fa)如(ru)火如(ru)荼，量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計算(suan)已然被各個產(chan)業貼(tie)上(shang)了“加速”和“魔盒”的(de)(de)(de)標(biao)簽，認同(tong)這是一種(zhong)可預見的(de)(de)(de)“未來科技”，將為我們的(de)(de)(de)生活帶來巨變。在(zai)經(jing)歷了實(shi)現(xian)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)霸權(quan)等激動人心的(de)(de)(de)突破后(hou)，量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計算(suan)也開(kai)始從實(shi)驗室走向實(shi)用(yong)化的(de)(de)(de)起步階段(duan)。要(yao)想(xiang)實(shi)現(xian)產(chan)業化，“從理論(lun)優越性走向實(shi)用(yong)優越性”是重中之重，也是最(zui)大的(de)(de)(de)挑戰。

不過(guo)，真(zhen)正的量子計算(suan)機有哪些廣泛可能性，還需(xu)要(yao)企(qi)業、高(gao)校等研究機構(gou)等業內人士不斷地深耕挖(wa)掘。

此前，我們在文章《中介紹了量子計算相關的概念和產業態勢，介紹了全球量子計算的發展情況以及相關產業鏈，同時引用麻省理工學院計算機科學和人工智能實驗室的研究科學家尼爾·湯普森的說法：“量子計算不會對所有事情都變得更好，而只會對某些事情變得更好。”無疑，量子科(ke)技，也在等一個ChatGPT式(shi)的“王炸(zha)”時刻。

而非量子產業的我們，似乎也進入了一種“薛定諤貓態”——似(si)乎(hu)“量子商用時(shi)代”就在眼前，全球各(ge)國(guo)各(ge)產業幾乎(hu)都在開始(shi)量子計算布(bu)局，幾乎(hu)每天都有令人驚喜的進展，但是似(si)乎(hu)距(ju)離實(shi)用優越性(xing)還(huan)差一點(dian)點(dian)，與設想中的節點(dian)還(huan)有一段距(ju)離。

那(nei)么到底哪些部分才是(shi)最我們(men)值得關注的呢？結(jie)合與玻色量子創始人&CEO文凱博士的交流，我們(men)為(wei)大家(jia)總結(jie)了對于量子科技的關注方向，供大家(jia)參考(kao)。

關注量子計算實現路線的技術變革

就像游戲屬(shu)性(xing)一(yi)樣(yang)，我們先介紹一(yi)下能夠代(dai)表(biao)量子科(ke)技能力(li)的(de)幾個主要(yao)參數(shu)，即使對量子科(ke)技的(de)底層(ceng)理論并(bing)無完備的(de)了(le)解，也可能洞察一(yi)二。

在此前的(de)文章當中(zhong)，我們介紹了量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)的(de)原理(li)和(he)特(te)點，目前，量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)科技實現的(de)路(lu)(lu)徑如(ru)下：超導(dao)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)阱量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、光量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、中(zhong)性原子(zi)(zi)(zi)(zi)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、半導(dao)體量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、拓撲(pu)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)、金剛石色心量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)(suan)等(deng)。每種技術路(lu)(lu)線(xian)(xian)(xian)都有其獨(du)特(te)的(de)優(you)勢(shi)。下面是我們總結的(de)相(xiang)關列表：

中國信通院發布的(de)《量(liang)子(zi)(zi)計算發展(zhan)態勢研究報告（2023 年）》顯示，目(mu)前(qian)的(de)量(liang)子(zi)(zi)計算實現路(lu)線(xian)(xian)，暫時沒有(you)出現具有(you)綜合(he)優(you)勢的(de)路(lu)線(xian)(xian)，發展(zhan)路(lu)線(xian)(xian)都有(you)各自(zi)的(de)優(you)勢和不(bu)足。

量(liang)子計算的重要參數包括：

• 量子比特（Qubits）數量：量子比特(te)是(shi)量子計算(suan)機的(de)基本單元，類似(si)于(yu)經典計算(suan)機中的(de)比特(te)。量子計算(suan)機的(de)量子比特(te)數(shu)(shu)量越多，理論上(shang)其計算(suan)能力越強。但是(shi)，僅(jin)僅(jin)關注量子比特(te)的(de)數(shu)(shu)量是(shi)不夠(gou)的(de)，因為質量也(ye)非常重要。

• 退相干時間：退相干(gan)是指(zhi)量(liang)子(zi)(zi)(zi)相干(gan)性(xing)會因(yin)為與(yu)外在環境發生相互作用而隨著時間逐漸(jian)喪(sang)失，量(liang)子(zi)(zi)(zi)比(bi)特失去其受控的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)性(xing)質（如疊加和糾纏(chan)）的(de)過程。相干(gan)時間是量(liang)子(zi)(zi)(zi)比(bi)特保(bao)持受控量(liang)子(zi)(zi)(zi)狀態的(de)時長，時間越長，量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算(suan)機執行復雜計算(suan)的(de)能力(li)越強。

• 保真度（Fidelity）：保(bao)真度是衡量(liang)量(liang)子(zi)操作(zuo)（如量(liang)子(zi)門(men)）實際表(biao)現與理(li)想情(qing)況接近程度的指(zhi)標。高保(bao)真度意味著量(liang)子(zi)操作(zuo)更(geng)加(jia)精確，對(dui)于執行可靠和準確的量(liang)子(zi)計算至關重要。

• 量子體積（Quantum Volume）：量(liang)子(zi)體積是一個綜合指標，考(kao)慮了(le)量(liang)子(zi)比特數量(liang)、連通性、門保真度、錯(cuo)誤率和其(qi)他技術因素。它提供了(le)一個更全面的量(liang)子(zi)計算機性能評估指標。

• 錯誤率和錯誤校正：量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)機的(de)錯誤(wu)率(lv)是衡量(liang)其可靠性的(de)關鍵指標。量(liang)子(zi)錯誤(wu)校正是一套技術，用于(yu)(yu)檢測和糾正量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)過程(cheng)中(zhong)的(de)錯誤(wu)，對于(yu)(yu)實現可靠的(de)量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)至關重要。

• 可擴展性：量(liang)子計算機的可擴展性(xing)指的是(shi)其能夠隨著量(liang)子比特數(shu)量(liang)的增加而保(bao)持或提(ti)高性(xing)能的能力。這對于(yu)實現(xian)大規模量(liang)子計算應用非常(chang)重(zhong)要。

• 門和算法的多樣性：對于使用(yong)量子門(men)的(de)量子計(ji)算機(ji)，其能夠執行的(de)量子門(men)和(he)(he)算法的(de)種類和(he)(he)復雜性(xing)也是重要的(de)評估指(zhi)標。這(zhe)決定了門(men)型量子計(ji)算機(ji)能夠解(jie)決的(de)問(wen)題類型和(he)(he)范圍。

對于非產業內人士，通過這些參數可以幫助理解量子計算機的實際能力和發展潛力。了解量子計算在不同實現路徑中的技術進步，也是了解產業發展趨勢的重要手段。量子計算作為大家熟知的硬核科技，不光是因為量子力學誕生的時代群星璀璨，更是因為量子科技就像一根“魔杖”，技能是點到哪里，哪里就會發生革命性的變革。每一種路徑的背后，都是多個學科和科技綜合發展的結晶，而且相關領域的技術圖譜，也將為整個領域帶來令人激動的變革。任一技術環節的進步，都可能為量子科技帶來階躍，這就是我們強調的“潛在技術方向”。

例(li)如(ru)，此(ci)前轟(hong)動一(yi)(yi)時(shi)的(de)(de)(de)“LK-99室(shi)溫(wen)超(chao)(chao)導”事件受到各界(jie)的(de)(de)(de)廣泛關注，很大程度上來自室(shi)溫(wen)超(chao)(chao)導有可(ke)能(neng)給電機和超(chao)(chao)導量子(zi)計算(suan)機帶(dai)來顛覆(fu)性的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)。在此(ci)處(chu)可(ke)以看出，超(chao)(chao)導量子(zi)計算(suan)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)關鍵，算(suan)法(fa)優化幫(bang)助容錯是一(yi)(yi)方(fang)面，實(shi)現超(chao)(chao)導方(fang)案的(de)(de)(de)升級和改(gai)進也是其中重要的(de)(de)(de)一(yi)(yi)環。

實現超(chao)導還需(xu)要(yao)(yao)制(zhi)冷，類(lei)似“量子(zi)冰(bing)箱”的超(chao)低溫(wen)(wen)稀(xi)釋(shi)(shi)制(zhi)冷機(ji)的研發也值得關注，中國科學(xue)技(ji)(ji)術大學(xue)和科大國盾組(zu)成團隊聯合(he)攻關，成功研制(zhi)“ez-Q Fridge”國產稀(xi)釋(shi)(shi)制(zhi)冷機(ji)產品。這類(lei)技(ji)(ji)術的科技(ji)(ji)樹，不僅為量子(zi)科技(ji)(ji)提供設備和技(ji)(ji)術支持，也能為其他需(xu)要(yao)(yao)超(chao)低溫(wen)(wen)環境的設備與(yu)產業帶來(lai)平行時(shi)空的加速。

值(zhi)得(de)注意(yi)的(de)(de)是(shi)，光量(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)不(bu)需要超低溫(wen)，且具(ju)有(you)量(liang)子(zi)(zi)比特(te)數(shu)規模大、室溫(wen)穩定運行、相干時間(jian)長等(deng)多方面的(de)(de)優勢(shi)，在(zai)短期可實現(xian)工程化，是(shi)商用量(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)的(de)(de)新(xin)興形態，是(shi)實現(xian)大規模量(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)最佳途徑之一，也(ye)是(shi)破局NISQ（含噪聲的(de)(de)中等(deng)規模量(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)）時代的(de)(de)首選技(ji)術路線。

在這條路徑當中，也有大量的科技樹的展開，例如，北京大學課題組與合作者經過六年聯合攻關，發展出了基于互補金屬氧化物半導體工藝的晶圓級大規模集成硅基光量子芯片制備技術和量(liang)(liang)(liang)子調控方法，研制了一款集成(cheng)約(yue)2500個元(yuan)器件的超大規模(mo)光(guang)(guang)量(liang)(liang)(liang)子芯(xin)片(pian)，實現(xian)了基于圖論的光(guang)(guang)量(liang)(liang)(liang)子計算和信息(xi)處理功能。

關注產學研用合力方向

如果一個(ge)賽道同(tong)時受到了產學(xue)研用各個(ge)層(ceng)面(mian)的共同(tong)關注，那么它通(tong)常具有(you)創新(xin)性、戰略重要性、學(xue)科融合、市場潛力(li)(li)、社會(hui)影響、技術挑(tiao)戰、國(guo)際(ji)競爭力(li)(li)等(deng)典型特(te)征，即使目(mu)前并無廣泛應用，也有(you)其(qi)戰略和(he)潛在價值。

發展量子科技，一方(fang)面(mian)是追從理(li)論優(you)越性到實用(yong)優(you)越性的跨越，不斷突破技術難題，另一方(fang)面(mian)也能夠從持續的探索和(he)嘗試當中摸索出量子計算(suan)在(zai)產業、大學、研(yan)究、應(ying)用(yong)當中的平(ping)衡點，或者稱之為(wei)合力方(fang)向。

國務院國資委近日按照“四新”（新賽道、新技術、新平臺、新機制）標準，遴選確定了首批啟航企業，加快新領域新賽道布局、培育發展新質生產力。去年以來，國務院國資委圍繞加快培育創新型國有企業，啟動實施啟航企業培育工程，聚焦國家重大戰略領域、戰略性新興產業和未來產業，重點遴選一批有潛力有基礎的初創期企業，在管理上充分授權、要素上充分集聚、激勵上充分保障，加快塑造新動能新優勢，打造未來“獨角獸”企業和科技領軍企業。量子信息赫然在列，這意味著量子信息已經不再僅僅是理論中的巨人，而是上升到了“新質生產力”的高度。

早在2010年，北京大學(xue)就成立了量子(zi)材(cai)料科學(xue)中(zhong)心，致力于研究凝聚態物(wu)理(li)和量子(zi)材(cai)料科學(xue)的(de)前(qian)沿問題(ti)，營(ying)造(zao)國(guo)(guo)際(ji)化的(de)學(xue)術(shu)創新環(huan)境，并力爭(zheng)成為國(guo)(guo)內領先、國(guo)(guo)際(ji)一流(liu)的(de)物(wu)理(li)學(xue)研究教學(xue)平臺。2020年，教育部首次(ci)增設(she)量子(zi)信(xin)息科學(xue)專(zhuan)業。2021年，清華大學(xue)開設量子信息班。盡(jin)管目前AI是全球科技發展的排頭兵，有些高校的CS比例大漲，而(er)量子信息、量子計(ji)算等專(zhuan)業，也逐(zhu)漸被(bei)各(ge)名校設(she)置專(zhuan)業項目。

關于量(liang)子(zi)計算更加(jia)樸素的(de)想法(fa)是——落地，也就(jiu)是產學研用(yong)當中(zhong)的(de)“用(yong)”。在(zai)(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)體現價(jia)值，是國(guo)內企業普(pu)遍追求的(de)一個(ge)重要方向，與其追求數(shu)(shu)字的(de)大和(he)全，不如在(zai)(zai)落地應(ying)用(yong)上(shang)下文(wen)章，探索并(bing)開(kai)拓量(liang)子(zi)計算的(de)應(ying)用(yong)場景，合理(li)利用(yong)其巨大信息(xi)攜帶和(he)超強并(bing)行處理(li)能力，能夠在(zai)(zai)特定計算困難問題上(shang)提供指數(shu)(shu)級加(jia)速，有望成(cheng)為未來幾乎(hu)所有科技領域加(jia)速發展的(de)“新引擎(qing)”。

而用在哪里和如何做到實用化，則是另一個值得關注的點。

金融、云計算(suan)、能(neng)源(yuan)、制藥等算(suan)力要(yao)求高的大規模(mo)問(wen)題復雜(za)場景都(dou)是量(liang)子計算(suan)未來的落地重(zhong)點，而生命科學(xue)領域和AI領域也將有巨大潛力。

根據IDC發布的《中國生命科學算力與算法解決方案市場分析》報告，生命科學領域有著數據量大、增長速度快、數據質量低、數據多模態的特征，這其實和物聯網產業的(de)數(shu)據(ju)特征非(fei)常相似(si)；另(ling)一方面，生命科學行業分(fen)散(san)，不(bu)同(tong)的(de)細分(fen)領域、不(bu)同(tong)的(de)場景有著不(bu)同(tong)的(de)算力需(xu)求，且調用的(de)數(shu)據(ju)規模不(bu)同(tong)對算力的(de)需(xu)求也有區別，這在物聯網當中(zhong)，稱之為“碎片化”。

因此，物聯網產(chan)業解決碎片化難題的(de)經(jing)驗，和(he)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)對(dui)于生物數據(ju)的(de)處理(li)方案，或許能夠(gou)形成相互促進(jin)(jin)和(he)補充的(de)效果。2021年(nian)(nian)，就有Nature文章（Towards practical applications in quantum computational biology）指出量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)在(zai)生物醫學(xue)上(shang)的(de)可能性，最好的(de)選擇可能是找到經(jing)典(dian)方法和(he)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)方法之間的(de)協同(tong)作用，量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)算(suan)(suan)法將加速(su)深深扎(zha)根(gen)于系(xi)統量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)本質的(de)部分問題。2023年(nian)(nian)底，玻色量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)與上(shang)海交通大學(xue)合(he)作在(zai)計(ji)算(suan)(suan)化學(xue)領域(yu)頂(ding)刊JCTC內刊的(de)封面上(shang)發表(biao)了學(xue)術(shu)論文，實現企業在(zai)“量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)+生物制藥(yao)”領域(yu)取得首要研(yan)究(jiu)突破，2024年(nian)(nian)3月，企業聯合(he)華大研(yan)究(jiu)院展開探(tan)索合(he)作，為量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)在(zai)生命科學(xue)領域(yu)的(de)應用這(zhe)一未來產(chan)業上(shang)進(jin)(jin)行專項人才(cai)培養。

在人(ren)工智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)領域，神經網(wang)絡作為(wei)深度學(xue)(xue)習(xi)的(de)(de)(de)核心基石，催生了 ChatGPT、Sora 等生成(cheng)式(shi)人(ren)工智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)應用，而現有神經網(wang)絡訓練主要依賴(lai)GPU集群(qun)開展，存在計算開銷(xiao)大、周期慢(man)、成(cheng)本高(gao)的(de)(de)(de)缺陷，目(mu)前人(ren)工智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)研(yan)發已經變成(cheng)了巨型公(gong)(gong)司(si)(si)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)“顯(xian)卡(ka)軍(jun)備競賽”，許多公(gong)(gong)司(si)(si)購買顯(xian)卡(ka)的(de)(de)(de)總投資高(gao)達(da)數百(bai)億美元。算力(li)(li)門檻大大限制了通用人(ren)工智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)技術的(de)(de)(de)進一(yi)(yi)步發展。同樣是Nature文(wen)章引用麻省(sheng)理(li)(li)工學(xue)(xue)院物理(li)(li)學(xue)(xue)家、谷(gu)歌研(yan)究(jiu)員 Hsin-Yuan Huang 的(de)(de)(de)話表(biao)示(shi)，在機器(qi)學(xue)(xue)習(xi)方面(mian)，這可(ke)能(neng)(neng)比(bi)收(shou)集量(liang)子測(ce)量(liang)作為(wei)經典數據點的(de)(de)(de)系統更具優勢，“我們的(de)(de)(de)世界(jie)本質上(shang)是量(liang)子力(li)(li)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)。如果(guo)你想要一(yi)(yi)臺可(ke)以學(xue)(xue)習(xi)的(de)(de)(de)量(liang)子機器(qi)，它可(ke)能(neng)(neng)會更加(jia)強大。”

對于量子計算的現狀與落地應用，文凱博士提出了兩方面觀點：一方面，落地需要量子計算機滿足算力需求。目前，很多國內外宣傳的量子比特數，都是未經過糾錯處理的“物理量子比特數”，可用于計算的“邏輯量子比特”數還非常少。當可用于計算的“邏輯量子比特”數達到數百比(bi)特(te)規模時(shi)，并(bing)且(qie)能計算具有(you)實(shi)際(ji)價值(zhi)的(de)問題時(shi)，才可能體(ti)現出量(liang)子(zi)的(de)應用優越(yue)性(xing)，這也是量(liang)子(zi)計算實(shi)用化的(de)關(guan)鍵指標。所以這也是各個技(ji)術路(lu)線在努力研究(jiu)，爭取早(zao)日實(shi)現的(de)一個指標。從(cong)真(zhen)機測(ce)試與真(zhen)實(shi)場(chang)景驗(yan)證、應用探索到應用成果、頂(ding)刊論文，他(ta)們始終(zhong)在追(zhui)求實(shi)用化量(liang)子(zi)計算的(de)路(lu)上(shang)。

第二，要實現“量子計算+”的實用化，還需要讓我們各行各業的客戶明白、接受、并使用上量子計算這也(ye)是一大難(nan)點。我(wo)們往(wang)往(wang)不了解(jie)用(yong)戶(hu)的真實場(chang)景需(xu)求(qiu)，用(yong)戶(hu)可能(neng)(neng)不了解(jie)哪些部分可通(tong)過量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)進行加(jia)速(su)，這就需(xu)要(yao)我(wo)們與用(yong)戶(hu)之間(jian)“雙(shuang)向奔赴(fu)”，彼(bi)此加(jia)深了解(jie)，才能(neng)(neng)讓量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)能(neng)(neng)充分地(di)與各(ge)行各(ge)業的場(chang)景結合(he)起來(lai)(lai)，滿足(zu)各(ge)行各(ge)業算(suan)力需(xu)求(qiu)，才會迎來(lai)(lai)真正(zheng)的爆發。

關注量子計算中的“矛盾”，與量子計算物聯網

當量子之“矛”不斷迭代，當未來可期又充滿(man)疑問(wen)的(de)量子計算遇到“物(wu)(wu)超(chao)人(ren)”數(shu)年且數(shu)據價值(zhi)急劇攀升的(de)物(wu)(wu)聯網時，就(jiu)會碰撞出巨大(da)的(de)火(huo)花(hua)，正如(ru)兩個(ge)具有巨大(da)質量的(de)黑(hei)洞產生了引(yin)力波與(yu)輻射，這或許(xu)才是值(zhi)得我們關注的(de)地(di)方。

量子“矛盾”

以“矛”為先。去(qu)年(nian)10月，Atom Computing公司已(yi)經創建了設計(ji)容量(liang) 1225 量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)算(suan)平臺，目(mu)前已(yi)經填充了 1180 個物理量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)。研究團隊指出，盡(jin)管量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)的(de)數量(liang)越(yue)多(duo)并(bing)不一定意味著(zhu)(zhu)機(ji)(ji)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)越(yue)好，但任何未(wei)來具有容錯(cuo)功能(neng)的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)計(ji)算(suan)機(ji)(ji)都需要(yao)至(zhi)少數萬個專用的(de)糾錯(cuo)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)與可編程量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)一起工作(zuo)。緊接著(zhu)(zhu)，IBM也在12月發布了1000量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)芯片(pian)，并(bing)預計(ji)10年(nian)內實現模擬(ni)催化(hua)劑分子(zi)(zi)(zi)(zi)等實用性(xing)工作(zuo)。隨著(zhu)(zhu)對量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)比(bi)(bi)(bi)特(te)的(de)持(chi)續(xu)追求，對于實踐(jian)的(de)優(you)越(yue)性(xing)越(yue)來越(yue)近(jin)。

而“盾”也應運而生，數年來，NIST已(yi)經發(fa)布了(le)后(hou)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)密碼(ma)(ma)標準算(suan)法，2月21日(ri)(ri)，蘋果公司宣布對其iMessage通訊平臺(tai)進行升級，以(yi)抵(di)(di)抗未來可能(neng)出現的(de)(de)加密破(po)解(jie)技術。2月20日(ri)(ri)，新加坡金融(rong)管(guan)理(li)局發(fa)布指導(dao)建議，敦促該國金融(rong)機構(gou)為應對量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)計算(suan)時代(dai)的(de)(de)網絡安全威脅做好準備。MAS強(qiang)調，金融(rong)機構(gou)在(zai)未來需(xu)能(neng)無(wu)縫集成后(hou)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)密碼(ma)(ma)學(xue)等技術，確(que)保抵(di)(di)御潛在(zai)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)攻(gong)擊時，核心(xin)系統(tong)功能(neng)不受嚴重(zhong)影響。

就在量(liang)(liang)子計算(suan)的超高(gao)算(suan)力和(he)量(liang)(liang)子通(tong)信和(he)加(jia)密系(xi)統的你(ni)爭我奪、此消彼(bi)長當中，量(liang)(liang)子計算(suan)才實現了(le)最大化(hua)的持(chi)續發展。

量子計算&物聯(lian)網

隨著5G網絡的普及和6G網絡的即將到來，我們正迎來一個由大規模機器通信驅動的數據爆炸時代。這個時代將涉及數千個傳感器，它們將共同控制、管理和自動化未來各行各業的運作。同時，新興的元宇宙概念也(ye)對物聯網(wang)提出了前所未有(you)的挑戰，這不僅體現(xian)在必(bi)須(xu)處理、通信(xin)、存儲的海量(liang)數據(ju)量(liang)上，還(huan)包括了對數據(ju)收集、傳輸和處理效率(lv)的更高要(yao)求。

在這(zhe)樣的(de)背景下(xia)，傳(chuan)統的(de)通(tong)信網絡及其運營商(shang)亟需(xu)尋找替代方案，以實現更高效、更精確的(de)大規(gui)模傳(chuan)感(gan)和數(shu)據處理。當前通(tong)信范式下(xia)不斷增(zeng)長(chang)的(de)能(neng)源消(xiao)耗問題，也(ye)只能(neng)通(tong)過創新(xin)的(de)高性(xing)能(neng)增(zeng)強(qiang)技術來解決。如(ru)果物聯(lian)網的(de)傳(chuan)感(gan)、通(tong)信、計算和存儲數(shu)據量持續增(zeng)長(chang)，那么現有(you)的(de)香農和圖靈(ling)方法的(de)線性(xing)發展可(ke)能(neng)只能(neng)維持幾年。

根據半導體(ti)研究公(gong)司（SRC）的(de)(de)預測，到(dao)(dao)2040年(nian)，全球的(de)(de)能(neng)源生產(chan)將需要處理和(he)存儲(chu)相應數量(liang)的(de)(de)傳(chuan)感(gan)數據。因(yin)此(ci)，量(liang)子技術在(zai)物聯(lian)網(wang)(wang)中的(de)(de)應用，特別(bie)(bie)是在(zai)先進傳(chuan)感(gan)和(he)通信操(cao)作(zuo)方(fang)面的(de)(de)潛力，已經開始受到(dao)(dao)業界(jie)的(de)(de)關注。量(liang)子技術能(neng)夠(gou)提供超越(yue)經典傳(chuan)感(gan)技術限制的(de)(de)新方(fang)法，特別(bie)(bie)是大規模傳(chuan)感(gan)場景(jing)（如元宇宙、觸(chu)覺互聯(lian)網(wang)(wang)、機器人(ren)/協作(zuo)機器人(ren)等）。

量(liang)(liang)子(zi)(zi)技術(shu)提供(gong)的糾(jiu)纏等新資(zi)源，能夠產(chan)生(sheng)完美分布的私有隨機性，這對(dui)于量(liang)(liang)子(zi)(zi)傳感、計(ji)算和(he)通信領域(yu)的挑(tiao)戰來(lai)說是非常(chang)寶貴的。此外，量(liang)(liang)子(zi)(zi)計(ji)算和(he)量(liang)(liang)子(zi)(zi)傳感的能力，使(shi)得量(liang)(liang)子(zi)(zi)通信網絡可以通過在本地(di)分配資(zi)源，并將(jiang)資(zi)源轉移到云(yun)端，從而提供(gong)獨特的附(fu)加值(zhi)。量(liang)(liang)子(zi)(zi)安全和(he)糾(jiu)纏技術(shu)進一步確保了即使(shi)在公共云(yun)環(huan)境中，信息論的安全和(he)隱私也能得到保障。因此，實現量(liang)(liang)子(zi)(zi)物聯網系統對(dui)于未來(lai)6G網絡具(ju)有至關重要(yao)的意義。

此外，量子計算可以顯著增強物聯網功能，特別是在需要復雜計算（例如優化和高級加密）的領域。例如，量子算法可以更有效地處理大量物聯網數據集，從而實現更有效的決策。在智慧城市領(ling)域，量子物(wu)聯網可以(yi)帶來更高效(xiao)的(de)城市(shi)規劃和管(guan)理。在醫療(liao)保(bao)健領(ling)域，它可以(yi)更快地分析患(huan)者(zhe)數(shu)據，從(cong)而(er)實現(xian)更快、更準確(que)的(de)診(zhen)斷。物(wu)流和供應鏈管(guan)理還(huan)可以(yi)通過量子增強(qiang)型物(wu)聯網解決方案從(cong)優(you)化路(lu)線(xian)和庫存管(guan)理中受益。

雖然潛力巨大，但量(liang)子計(ji)算機的強(qiang)大功能可能會使當(dang)前的加(jia)密方法變(bian)得過時，從而(er)對數據(ju)隱私構成威(wei)脅。

關注量子科技產業鏈

量子科(ke)技一(yi)直以來都是(shi)國外“卡脖子”最嚴(yan)重的(de)(de)領域(yu)，不(bu)管是(shi)人(ren)才的(de)(de)培養，還(huan)是(shi)有關(guan)原料零部件的(de)(de)購買，又(you)或(huo)是(shi)相關(guan)的(de)(de)學(xue)術交流，我們面(mian)臨的(de)(de)是(shi)全面(mian)的(de)(de)封鎖。

產業鏈穩定與安全雖然是老生常談，但是現代產業當中，鏈條當中的任何環節變動和缺失，都將對整個產業造成巨大的影響。以軟件為例，就在3月底，xz供應鏈投毒引爆了整個軟件和安全行業，三年潛伏，一朝投毒，只差一點就影響全球各大linux發行版的sshd。在混源（開源與閉源共存）軟件時代，保障供應鏈安全已經成為了軟件安全的長期要求。硬件面臨的(de)(de)問題更加明顯(xian)，從最(zui)早的(de)(de)高級(ji)GPU禁運(yun)，到后期高級(ji)一些的(de)(de)算力(li)(li)就可(ke)能遭遇限制，“卡(ka)脖子”從此前的(de)(de)暗暗卡(ka)，到明著(zhu)卡(ka)，甚至(zhi)陰著(zhu)卡(ka)。大力(li)(li)推廣量子科技的(de)(de)IBM，從2022年(nian)開始，他們的(de)(de)云(yun)服(fu)務也對中國IP進行了(le)限制。

近期霸(ba)占熱搜榜的(de)小米(mi)SU7，其供應(ying)鏈也(ye)(ye)被迅(xun)速扒出。而量子科技所需(xu)的(de)產業(ye)鏈和供應(ying)鏈，顯然也(ye)(ye)受到了整個(ge)行(xing)業(ye)的(de)關(guan)注與(yu)競爭威脅。

量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)產(chan)業生(sheng)(sheng)態上游主(zhu)要包(bao)含環境支撐系(xi)(xi)統、測控系(xi)(xi)統、各類關鍵設備組件以(yi)及(ji)元器件等，是(shi)研制量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)原型機(ji)的必要保障。量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)產(chan)業生(sheng)(sheng)態中(zhong)游主(zhu)要涉及(ji)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)原型機(ji)和軟(ruan)件，其中(zhong)原型機(ji)是(shi)產(chan)業生(sheng)(sheng)態的核心部分。量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)產(chan)業生(sheng)(sheng)態下游涵蓋量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)(suan)云平臺(tai)以(yi)及(ji)行業應用，處在早(zao)期發展階段(duan)。

產業鏈、價值鏈當中的“自主”“國產”，一(yi)方(fang)面是(shi)為了應對國(guo)(guo)際環(huan)境(jing)的(de)(de)影響，提升(sheng)企業(ye)(ye)競(jing)爭力(li)；另一(yi)方(fang)面，也彰(zhang)顯(xian)了我國(guo)(guo)各企業(ye)(ye)在(zai)研(yan)發當中的(de)(de)信心與決心。在(zai)目前(qian)開源(yuan)(yuan)(yuan)軟(ruan)件(jian)火遍(bian)全球，混源(yuan)(yuan)(yuan)軟(ruan)件(jian)成為主流(liu)的(de)(de)情(qing)況下(xia)，即使完全使用(yong)開源(yuan)(yuan)(yuan)軟(ruan)件(jian)，也能夠搭建整套生產(chan)環(huan)境(jing)和應用(yong)系統。量子(zi)科技這(zhe)類硬核產(chan)業(ye)(ye)則有所不同，很(hen)多工業(ye)(ye)加工、精密(mi)制造(zao)、苛刻的(de)(de)環(huan)境(jing)提供，背(bei)后都(dou)是(shi)團(tuan)隊進(jin)行不計其數的(de)(de)參數摸索、以及(ji)與學術和研(yan)究機構緊密(mi)合(he)作。此種(zhong)涌現(xian)的(de)(de)設備國(guo)(guo)產(chan)化、產(chan)業(ye)(ye)鏈可控，就(jiu)顯(xian)得彌足(zu)珍貴(gui)。

目前(qian)，國(guo)內量子產業處在高速自主創(chuang)新發展階段，國(guo)內各研究機(ji)構、企業也相繼在提升量子計算(suan)機(ji)性能的同時，不斷提升核心部(bu)件的國(guo)產化比例，此外(wai)，相關國(guo)產量子云(yun)平臺(tai)也為企業、高校和研究機(ji)構接觸量子計算(suan)提供了(le)便利。

文凱博士介紹，玻色量子自研的100計算量子比特相干光量子計算機真機——“天工量子大腦”已經實現了核心器件完全國產化，今(jin)年4月將發布數百量子(zi)比特相干光(guang)量子(zi)計(ji)算(suan)(suan)商用(yong)(yong)機。此外，自(zi)研了具備(bei)完整可編(bian)程(cheng)能力的光(guang)量子(zi)測控一體機“量樞”，以(yi)及光(guang)量子(zi)計(ji)算(suan)(suan)專用(yong)(yong)光(guang)纖恒溫控制設備(bei)“量晷”。

他表示，把(ba)握(wo)量(liang)子(zi)計算的技(ji)術核心到自(zi)己的手里，具備(bei)量(liang)子(zi)計算核心器件、關鍵組件的自(zi)主(zhu)研(yan)發硬科(ke)技(ji)實力，真正實現(xian)從理論公式(shi)到工(gong)程(cheng)化制造(zao)的全鏈(lian)路自(zi)主(zhu)創新最為重要。

寫在最后

隨著(zhu)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)科(ke)技的(de)(de)飛速(su)發展，我們已經站(zhan)在了(le)一個新(xin)時代的(de)(de)門檻(jian)上(shang)。量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)計算(suan)的(de)(de)實用化(hua)(hua)不僅(jin)是技術創新(xin)的(de)(de)挑戰，更是對(dui)現有產(chan)業格局的(de)(de)一次深(shen)刻變(bian)革。在這個過程中，我們需要更加關注量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)計算(suan)技術的(de)(de)實用性(xing)和產(chan)業應用，推動量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)科(ke)技與各行各業的(de)(de)深(shen)度融合(he)，以實現真(zhen)正(zheng)的(de)(de)“量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)優勢(shi)”。同時，我們也應認識(shi)到(dao)量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)科(ke)技產(chan)業鏈的(de)(de)自主性(xing)和國產(chan)化(hua)(hua)對(dui)于國家安全和產(chan)業競爭力(li)的(de)(de)重要性(xing)。

總(zong)之，量子計(ji)算與物聯網的結合將為我們(men)打開一(yi)個全新的世界，帶來前(qian)所未(wei)有的機(ji)遇和挑戰(zhan)。在這(zhe)個充滿無限可能的領域中，我們(men)應積極布局(ju)，探索量子科技的潛(qian)力，為建設一(yi)個更加智(zhi)能、高(gao)效和安全的未(wei)來社(she)會而努力。

參考內容：The quantum DecadeChawla D, Mehra P S. A survey on quantum computing for internet of things security[J]. Procedia Computer Science, 2023, 218: 2191-2200.量子信息技術發展與應用研究報告//wfiot2023.iot.ieee.org/quantum-internet-things