從(cong)物(wu)理學家費曼提出量(liang)子計算(suan)的設想至今(jin)，已經有43個年(nian)頭了。

這(zhe)(zhe)當中(zhong)經(jing)歷了理論(lun)提出和(he)探(tan)索階(jie)(jie)段(duan)、通(tong)用量子(zi)算(suan)法發展階(jie)(jie)段(duan)、量子(zi)算(suan)法繁榮階(jie)(jie)段(duan)，現在量子(zi)計算(suan)開(kai)始實(shi)(shi)(shi)(shi)用化(hua)的階(jie)(jie)段(duan)，研(yan)(yan)究成果頻(pin)頻(pin)亮相、樣機研(yan)(yan)發如火如荼，量子(zi)計算(suan)已然被各個產業(ye)貼(tie)上了“加速”和(he)“魔盒(he)”的標簽(qian)，認同(tong)這(zhe)(zhe)是(shi)一種(zhong)可預見(jian)的“未來科技(ji)”，將為我們的生活帶來巨(ju)變。在經(jing)歷了實(shi)(shi)(shi)(shi)現量子(zi)霸權等激動人(ren)心(xin)的突破后，量子(zi)計算(suan)也開(kai)始從實(shi)(shi)(shi)(shi)驗室走向實(shi)(shi)(shi)(shi)用化(hua)的起步階(jie)(jie)段(duan)。要想(xiang)實(shi)(shi)(shi)(shi)現產業(ye)化(hua)，“從理論(lun)優越性走向實(shi)(shi)(shi)(shi)用優越性”是(shi)重(zhong)中(zhong)之重(zhong)，也是(shi)最(zui)大的挑戰。

不(bu)(bu)過，真正的(de)量(liang)子計算機(ji)有(you)哪些廣泛可能性，還需要企業(ye)、高校等研(yan)究機(ji)構等業(ye)內人士(shi)不(bu)(bu)斷地深耕挖掘。

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(wu)疑(yi)，量(liang)子科技(ji)，也(ye)在等一(yi)個ChatGPT式的“王炸”時刻。

而非量子產業的我們，似乎也進入了一種“薛定諤貓態”——似乎(hu)“量子商用時代(dai)”就在(zai)(zai)眼前(qian)，全(quan)球各(ge)國各(ge)產業(ye)幾乎(hu)都(dou)在(zai)(zai)開始量子計算(suan)布局，幾乎(hu)每(mei)天都(dou)有令(ling)人驚喜的(de)進(jin)展，但是似乎(hu)距離實用優越性還差一點點，與(yu)設想中的(de)節點還有一段距離。

那么(me)到底哪些部分才是最我(wo)們(men)值(zhi)得關注的(de)呢？結合(he)與玻(bo)色量子創始人&CEO文(wen)凱博士的(de)交流，我(wo)們(men)為大(da)家總(zong)結了對于量子科(ke)技(ji)的(de)關注方向(xiang)，供大(da)家參考。

關注量子計算實現路線的技術變革

就像游戲(xi)屬(shu)性一(yi)樣，我們先(xian)介紹一(yi)下能(neng)夠代表(biao)量子科技(ji)能(neng)力的(de)幾個主要參數(shu)，即使對量子科技(ji)的(de)底層理(li)論并無(wu)完備的(de)了解(jie)，也可能(neng)洞察一(yi)二。

在此前的文(wen)章當中，我們(men)介紹了量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)的原理和(he)特(te)(te)點，目前，量(liang)子(zi)科技(ji)實現的路徑如(ru)下：超導(dao)量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)路線(xian)(xian)、離(li)子(zi)阱量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)路線(xian)(xian)、光(guang)量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)路線(xian)(xian)、中性原子(zi)量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)路線(xian)(xian)、半導(dao)體量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)路線(xian)(xian)、拓(tuo)撲量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)路線(xian)(xian)、金剛石色心量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)(suan)等。每種技(ji)術路線(xian)(xian)都有其獨特(te)(te)的優勢(shi)。下面是我們(men)總結(jie)的相關列(lie)表：

中(zhong)國信通院(yuan)發(fa)布(bu)的(de)《量子(zi)計算發(fa)展態勢研究(jiu)報告（2023 年）》顯(xian)示，目前的(de)量子(zi)計算實現(xian)路(lu)線，暫時沒有(you)出現(xian)具有(you)綜合優勢的(de)路(lu)線，發(fa)展路(lu)線都(dou)有(you)各(ge)自的(de)優勢和不足。

量子計算的重要參(can)數包括：

• 量子比特（Qubits）數量：量(liang)子(zi)比(bi)特是(shi)量(liang)子(zi)計算機的(de)基本單(dan)元，類(lei)似于經典(dian)計算機中的(de)比(bi)特。量(liang)子(zi)計算機的(de)量(liang)子(zi)比(bi)特數(shu)量(liang)越多，理(li)論(lun)上(shang)其計算能(neng)力越強。但是(shi)，僅(jin)僅(jin)關注量(liang)子(zi)比(bi)特的(de)數(shu)量(liang)是(shi)不(bu)夠的(de)，因(yin)為質量(liang)也(ye)非(fei)常(chang)重(zhong)要。

• 退相干時間：退相干是指量(liang)子(zi)相干性會(hui)因為(wei)與(yu)外在環境發生相互作(zuo)用而隨著(zhu)時間逐(zhu)漸(jian)喪失(shi)，量(liang)子(zi)比(bi)特(te)失(shi)去其受控的量(liang)子(zi)性質（如疊加和糾纏）的過程。相干時間是量(liang)子(zi)比(bi)特(te)保持受控量(liang)子(zi)狀態的時長，時間越(yue)長，量(liang)子(zi)計(ji)算機執行復(fu)雜計(ji)算的能力越(yue)強。

• 保真度（Fidelity）：保真度是衡量(liang)量(liang)子(zi)操作（如量(liang)子(zi)門）實際(ji)表現與(yu)理想情(qing)況(kuang)接近程度的指(zhi)標。高保真度意(yi)味著(zhu)量(liang)子(zi)操作更加(jia)精確，對于執(zhi)行可靠和準確的量(liang)子(zi)計算至關(guan)重(zhong)要。

• 量子體積（Quantum Volume）：量(liang)子體積是一個綜合指(zhi)標，考慮了量(liang)子比特數量(liang)、連通性(xing)、門保真度、錯(cuo)誤率和(he)其(qi)他技(ji)術因素。它提供了一個更全面(mian)的量(liang)子計算(suan)機性(xing)能評(ping)估指(zhi)標。

• 錯誤率和錯誤校正：量(liang)(liang)子(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)機的(de)錯誤(wu)率是衡量(liang)(liang)其可靠性的(de)關鍵指標。量(liang)(liang)子(zi)錯誤(wu)校(xiao)正是一套技術(shu)，用于檢測和糾正量(liang)(liang)子(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)過程中的(de)錯誤(wu)，對于實現可靠的(de)量(liang)(liang)子(zi)計(ji)(ji)(ji)算(suan)至關重要。

• 可擴展性：量子計(ji)算機的(de)可擴展性指的(de)是其(qi)能夠隨著量子比特數量的(de)增加而保持或提(ti)高性能的(de)能力。這(zhe)對于實現大規(gui)模量子計(ji)算應用非(fei)常重(zhong)要。

• 門和算法的多樣性：對于使用量(liang)子(zi)門的量(liang)子(zi)計算機(ji)，其(qi)能(neng)夠執行的量(liang)子(zi)門和(he)算法的種類和(he)復雜性也(ye)是重(zhong)要的評估指標。這決定了門型量(liang)子(zi)計算機(ji)能(neng)夠解決的問題類型和(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，此前轟動一時(shi)的(de)“LK-99室溫超導”事(shi)件受到各界(jie)的(de)廣泛(fan)關(guan)注，很(hen)大程度上來自室溫超導有可能(neng)給電(dian)機和超導量(liang)子計算(suan)機帶來顛覆性(xing)的(de)發展。在此處可以看出，超導量(liang)子計算(suan)發展的(de)關(guan)鍵，算(suan)法優化幫助容錯是(shi)一方面，實現超導方案(an)的(de)升級(ji)和改進(jin)也是(shi)其(qi)中重要(yao)的(de)一環(huan)。

實現超導還需要(yao)(yao)制(zhi)冷，類(lei)似“量子冰箱”的(de)(de)超低溫(wen)稀(xi)釋(shi)制(zhi)冷機(ji)的(de)(de)研發也(ye)值得關(guan)注，中(zhong)國科學技(ji)術(shu)大學和科大國盾組成團隊聯合攻關(guan)，成功研制(zhi)“ez-Q Fridge”國產稀(xi)釋(shi)制(zhi)冷機(ji)產品。這類(lei)技(ji)術(shu)的(de)(de)科技(ji)樹，不(bu)僅(jin)為量子科技(ji)提供設備(bei)和技(ji)術(shu)支持，也(ye)能為其他需要(yao)(yao)超低溫(wen)環境的(de)(de)設備(bei)與產業(ye)帶來平行(xing)時空(kong)的(de)(de)加速。

值得注意的(de)是(shi)，光(guang)量子(zi)(zi)(zi)計算(suan)不需要超低溫(wen)，且具有量子(zi)(zi)(zi)比特數規(gui)(gui)模大、室溫(wen)穩定(ding)運行(xing)、相干時(shi)間(jian)長等多方面的(de)優勢，在(zai)短期可實現工程化，是(shi)商用量子(zi)(zi)(zi)計算(suan)機的(de)新興形態，是(shi)實現大規(gui)(gui)模量子(zi)(zi)(zi)計算(suan)的(de)最佳途徑之一，也(ye)是(shi)破(po)局NISQ（含噪聲(sheng)的(de)中等規(gui)(gui)模量子(zi)(zi)(zi)計算(suan)）時(shi)代的(de)首選(xuan)技術路線。

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(shu)和量(liang)子(zi)調(diao)控(kong)方法，研(yan)制了(le)一款集成約2500個元器件的超大規(gui)模光(guang)量(liang)子(zi)芯片，實現了(le)基于圖論的光(guang)量(liang)子(zi)計算(suan)和信息(xi)處(chu)理(li)功能。

關注產學研用合力方向

如果一個(ge)賽道(dao)同(tong)時受到了(le)產學研用各(ge)個(ge)層面(mian)的共同(tong)關注，那么它通常具有(you)創新性、戰(zhan)略(lve)重要性、學科融合、市(shi)場(chang)潛力(li)(li)、社(she)會影響、技術挑戰(zhan)、國際競爭力(li)(li)等(deng)典型特征，即使目前并(bing)無廣泛應用，也有(you)其戰(zhan)略(lve)和潛在價值。

發展量子科技(ji)，一方(fang)面是追(zhui)從理論優越性到實用(yong)優越性的(de)跨越，不斷突破(po)技(ji)術難題，另一方(fang)面也能夠從持續(xu)的(de)探索(suo)和嘗試當中摸索(suo)出量子計算在產業、大(da)學、研究、應用(yong)當中的(de)平衡點，或者稱之為合力方(fang)向(xiang)。

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(zai)2010年，北京大(da)學(xue)(xue)就成立(li)了(le)量子材料科(ke)學(xue)(xue)中心，致力于研究凝聚態物(wu)理和(he)量子材料科(ke)學(xue)(xue)的前沿問題，營(ying)造國(guo)際(ji)化的學(xue)(xue)術創(chuang)新環境，并(bing)力爭(zheng)成為(wei)國(guo)內領(ling)先、國(guo)際(ji)一流的物(wu)理學(xue)(xue)研究教(jiao)學(xue)(xue)平(ping)臺(tai)。2020年，教(jiao)育部首次(ci)增設量子信息科(ke)學(xue)(xue)專業。2021年，清華大(da)學(xue)(xue)開設量子(zi)信息班。盡(jin)管目(mu)前AI是全球科技(ji)發展(zhan)的排頭兵，有些高校的CS比例大漲，而量子(zi)信(xin)息(xi)、量子(zi)計(ji)算等專(zhuan)業，也逐漸被(bei)各(ge)名校設置專(zhuan)業項目。

關(guan)于量子計(ji)算更加樸素的想法是——落地(di)，也就是產學研用(yong)(yong)當中的“用(yong)(yong)”。在(zai)應用(yong)(yong)中體現價值，是國(guo)內企業普遍(bian)追求(qiu)的一個重要(yao)方向，與(yu)其追求(qiu)數字的大和(he)全，不如在(zai)落地(di)應用(yong)(yong)上下(xia)文章，探(tan)索并(bing)開(kai)拓量子計(ji)算的應用(yong)(yong)場(chang)景，合(he)理利用(yong)(yong)其巨(ju)大信息攜帶(dai)和(he)超強并(bing)行(xing)處理能(neng)力，能(neng)夠在(zai)特定計(ji)算困難(nan)問題(ti)上提(ti)供(gong)指數級(ji)加速，有(you)望成為未來幾乎所有(you)科技(ji)領域加速發展的“新引(yin)擎”。

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、能源、制藥等算力要求高的大規(gui)模問(wen)題復雜場景(jing)都是量子(zi)計算未(wei)來(lai)的落地重點(dian)，而生命科學領域(yu)和AI領域(yu)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(chan)業的(de)(de)數(shu)據特征非(fei)常(chang)相似；另一方面，生命(ming)科學行(xing)業分散，不(bu)同的(de)(de)細分領域(yu)、不(bu)同的(de)(de)場(chang)景有(you)著(zhu)不(bu)同的(de)(de)算力(li)需求，且(qie)調用的(de)(de)數(shu)據規模不(bu)同對算力(li)的(de)(de)需求也有(you)區別，這(zhe)在物聯(lian)網當中，稱之為“碎(sui)片化”。

因此(ci)，物(wu)聯網產業(ye)解決碎片化難題(ti)的(de)(de)(de)(de)經驗(yan)，和量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)對于生(sheng)物(wu)數據的(de)(de)(de)(de)處理方案，或(huo)許能(neng)夠(gou)形(xing)成相互(hu)促進(jin)和補(bu)充的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。2021年，就有Nature文章（Towards practical applications in quantum computational biology）指出量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)在(zai)(zai)(zai)生(sheng)物(wu)醫學(xue)上的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性，最(zui)好的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇可(ke)能(neng)是找(zhao)到經典方法(fa)和量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)方法(fa)之間的(de)(de)(de)(de)協同作(zuo)用(yong)(yong)，量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)算(suan)法(fa)將加速深(shen)深(shen)扎(zha)根于系統量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)本質的(de)(de)(de)(de)部分問題(ti)。2023年底，玻色量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)與上海交通大學(xue)合(he)(he)作(zuo)在(zai)(zai)(zai)計(ji)(ji)算(suan)化學(xue)領(ling)域頂(ding)刊JCTC內刊的(de)(de)(de)(de)封面上發表了學(xue)術論(lun)文，實現企業(ye)在(zai)(zai)(zai)“量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)+生(sheng)物(wu)制藥”領(ling)域取(qu)得首要研究(jiu)突破，2024年3月，企業(ye)聯合(he)(he)華大研究(jiu)院展開探索合(he)(he)作(zuo)，為量(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)計(ji)(ji)算(suan)在(zai)(zai)(zai)生(sheng)命科學(xue)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)這一未(wei)來產業(ye)上進(jin)行專項人(ren)才培養。

在(zai)人(ren)工智能領域(yu)，神經網(wang)絡作為深度(du)學(xue)(xue)習的(de)(de)核心基石，催生了 ChatGPT、Sora 等生成式人(ren)工智能應用，而現有神經網(wang)絡訓練主(zhu)要依賴GPU集(ji)(ji)群開(kai)展(zhan)，存在(zai)計算(suan)開(kai)銷大、周期慢、成本(ben)高(gao)的(de)(de)缺陷，目前人(ren)工智能的(de)(de)研(yan)發已(yi)經變成了巨(ju)型公司(si)之間的(de)(de)“顯卡(ka)(ka)軍備競賽”，許多公司(si)購買(mai)顯卡(ka)(ka)的(de)(de)總投資高(gao)達數百億美元。算(suan)力門(men)檻大大限制了通用人(ren)工智能技術的(de)(de)進一步發展(zhan)。同樣是Nature文章(zhang)引(yin)用麻省理工學(xue)(xue)院物理學(xue)(xue)家(jia)、谷歌(ge)研(yan)究員 Hsin-Yuan Huang 的(de)(de)話表示，在(zai)機(ji)器(qi)學(xue)(xue)習方面，這可能比收集(ji)(ji)量子測量作為經典數據點的(de)(de)系統更具優勢，“我們(men)的(de)(de)世界本(ben)質(zhi)上是量子力學(xue)(xue)的(de)(de)。如果(guo)你想要一臺可以學(xue)(xue)習的(de)(de)量子機(ji)器(qi)，它可能會更加強大。”

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(dao)數百比特規模(mo)時(shi)，并(bing)且(qie)能計(ji)算具(ju)有實(shi)際價值(zhi)的問題時(shi)，才可能體現(xian)出量(liang)子的應用(yong)優越(yue)性，這也是(shi)量(liang)子計(ji)算實(shi)用(yong)化的關鍵(jian)指標。所(suo)以這也是(shi)各個(ge)技術路線在努力研究，爭取(qu)早(zao)日實(shi)現(xian)的一個(ge)指標。從(cong)真(zhen)機測試(shi)與真(zhen)實(shi)場景(jing)驗證、應用(yong)探索到(dao)應用(yong)成(cheng)果、頂刊論文(wen)，他們始終(zhong)在追(zhui)求(qiu)實(shi)用(yong)化量(liang)子計(ji)算的路上。

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是一大難(nan)點。我們(men)往(wang)(wang)往(wang)(wang)不(bu)了(le)解(jie)(jie)用(yong)戶的(de)(de)真實場景(jing)需求(qiu)，用(yong)戶可能不(bu)了(le)解(jie)(jie)哪些部分可通過量子計算進行(xing)加速，這就需要我們(men)與用(yong)戶之間“雙向奔赴”，彼此加深了(le)解(jie)(jie)，才能讓量子計算能充分地與各(ge)(ge)行(xing)各(ge)(ge)業的(de)(de)場景(jing)結(jie)合起來(lai)，滿足各(ge)(ge)行(xing)各(ge)(ge)業算力需求(qiu)，才會迎來(lai)真正(zheng)的(de)(de)爆發。

關注量子計算中的“矛盾”，與量子計算物聯網

當(dang)(dang)量子之“矛”不斷(duan)迭代，當(dang)(dang)未來可期又充滿(man)疑(yi)問的量子計算遇到“物(wu)超人”數(shu)年(nian)且數(shu)據價值(zhi)急劇攀升的物(wu)聯網時，就會碰撞出巨大的火花，正(zheng)如兩個具有巨大質量的黑洞產生(sheng)了引力(li)波(bo)與輻(fu)射(she)，這或許(xu)才是值(zhi)得我們(men)關(guan)注的地方。

量子“矛盾(dun)”

以“矛”為(wei)先(xian)。去年10月，Atom Computing公司已經創建了(le)(le)設(she)計容量(liang)(liang)(liang)(liang) 1225 量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)計算(suan)平臺，目(mu)前已經填(tian)充了(le)(le) 1180 個物理(li)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)。研究團(tuan)隊(dui)指出，盡管(guan)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)的(de)數量(liang)(liang)(liang)(liang)越多(duo)并(bing)(bing)不一(yi)定意味著(zhu)機(ji)器的(de)性(xing)(xing)能越好，但(dan)任何(he)未來具有容錯功能的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)計算(suan)機(ji)都需(xu)要至(zhi)少(shao)數萬個專用(yong)的(de)糾錯量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)與(yu)可編(bian)程量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)一(yi)起工作(zuo)。緊接著(zhu)，IBM也在12月發布(bu)了(le)(le)1000量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)的(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)芯片(pian)，并(bing)(bing)預計10年內實現模(mo)擬(ni)催(cui)化劑(ji)分子(zi)等實用(yong)性(xing)(xing)工作(zuo)。隨(sui)著(zhu)對(dui)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)比(bi)(bi)(bi)(bi)特(te)(te)的(de)持續追求，對(dui)于實踐的(de)優越性(xing)(xing)越來越近。

而“盾”也應運而生(sheng)，數年來，NIST已(yi)經發布(bu)了(le)后量(liang)(liang)(liang)子(zi)密碼(ma)標準(zhun)算法，2月(yue)21日，蘋果公(gong)司(si)宣布(bu)對其iMessage通訊平臺進行升級，以抵抗未(wei)來可能(neng)(neng)出現的加(jia)密破解(jie)技術(shu)(shu)。2月(yue)20日，新加(jia)坡(po)金(jin)融管(guan)理局發布(bu)指導建議，敦促該國金(jin)融機構(gou)為(wei)應對量(liang)(liang)(liang)子(zi)計算時(shi)代的網絡安全(quan)威(wei)脅做好準(zhun)備(bei)。MAS強調，金(jin)融機構(gou)在未(wei)來需(xu)能(neng)(neng)無縫集(ji)成后量(liang)(liang)(liang)子(zi)密碼(ma)學等技術(shu)(shu)，確保抵御潛在量(liang)(liang)(liang)子(zi)攻擊時(shi)，核心系統功能(neng)(neng)不受嚴重影響。

就(jiu)在量子計(ji)算的(de)超高算力(li)和量子通信(xin)和加密系統的(de)你爭我(wo)奪、此消彼長(chang)當中，量子計(ji)算才實現了(le)最大化的(de)持續發(fa)展。

量子(zi)計算&物聯網

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對物聯網提出了(le)前所未有的挑戰，這不僅體(ti)現在(zai)必須處(chu)理(li)、通信、存(cun)儲的海(hai)量(liang)數(shu)據量(liang)上，還(huan)包括了(le)對數(shu)據收集(ji)、傳輸和(he)處(chu)理(li)效率的更高要求。

在這樣的(de)(de)(de)背景(jing)下(xia)，傳(chuan)(chuan)統的(de)(de)(de)通(tong)信(xin)網絡及其運(yun)營商亟需尋找(zhao)替代(dai)方(fang)案(an)，以實現(xian)更高效、更精確(que)的(de)(de)(de)大(da)規模傳(chuan)(chuan)感和(he)數據處理。當前通(tong)信(xin)范式下(xia)不斷(duan)增長(chang)的(de)(de)(de)能(neng)源消耗問題，也只能(neng)通(tong)過創新的(de)(de)(de)高性(xing)能(neng)增強技術(shu)來(lai)解決(jue)。如果物聯網的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感、通(tong)信(xin)、計算和(he)存儲數據量持續增長(chang)，那么(me)現(xian)有的(de)(de)(de)香(xiang)農和(he)圖靈方(fang)法的(de)(de)(de)線性(xing)發(fa)展可能(neng)只能(neng)維持幾年。

根據(ju)(ju)半導(dao)體研究公司（SRC）的(de)預測(ce)，到2040年(nian)，全球的(de)能源生產將需要處理(li)和存儲相(xiang)應數量的(de)傳感(gan)數據(ju)(ju)。因此(ci)，量子技(ji)術在物聯(lian)網中的(de)應用，特別是在先進傳感(gan)和通信操作(zuo)方(fang)面的(de)潛力，已經開始(shi)受到業界的(de)關注(zhu)。量子技(ji)術能夠(gou)提(ti)供超越經典傳感(gan)技(ji)術限制的(de)新方(fang)法，特別是大規模(mo)傳感(gan)場景（如元宇宙、觸覺互聯(lian)網、機器人/協作(zuo)機器人等）。

量子(zi)技術提供的糾纏等新資源(yuan)，能(neng)夠(gou)產生完美分(fen)(fen)布的私有(you)隨機性，這對(dui)(dui)于(yu)量子(zi)傳(chuan)感、計算和(he)(he)(he)通信(xin)領(ling)域的挑戰來說是非常寶(bao)貴的。此外(wai)，量子(zi)計算和(he)(he)(he)量子(zi)傳(chuan)感的能(neng)力(li)，使得量子(zi)通信(xin)網絡可以通過在本地分(fen)(fen)配資源(yuan)，并將(jiang)資源(yuan)轉移到云端，從而提供獨特的附加值。量子(zi)安全和(he)(he)(he)糾纏技術進一(yi)步確保了即使在公共云環境(jing)中，信(xin)息(xi)論的安全和(he)(he)(he)隱(yin)私也(ye)能(neng)得到保障。因此，實現量子(zi)物聯網系(xi)統對(dui)(dui)于(yu)未來6G網絡具有(you)至關(guan)重要的意(yi)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。在智慧城市領域，量(liang)子物(wu)聯網(wang)可(ke)以(yi)帶來更(geng)高(gao)效(xiao)的(de)城(cheng)市規劃和管(guan)(guan)理(li)(li)。在(zai)醫療(liao)保健領域，它可(ke)以(yi)更(geng)快地(di)分析(xi)患(huan)者數(shu)據，從而實現(xian)更(geng)快、更(geng)準確(que)的(de)診斷。物(wu)流和供應鏈(lian)管(guan)(guan)理(li)(li)還可(ke)以(yi)通過量(liang)子增(zeng)強型物(wu)聯網(wang)解決方案從優(you)化路線和庫(ku)存管(guan)(guan)理(li)(li)中(zhong)受益。

雖然潛(qian)力巨大，但量子(zi)計(ji)算機(ji)的強大功能(neng)可能(neng)會(hui)使當前的加密方法變得過(guo)時，從而對數(shu)據隱私構成威脅(xie)。

關注量子科技產業鏈

量子科(ke)技(ji)一直以來都是(shi)(shi)國(guo)外“卡脖子”最嚴重的(de)(de)(de)(de)領域，不管(guan)是(shi)(shi)人才的(de)(de)(de)(de)培(pei)養，還(huan)是(shi)(shi)有關原料零部件(jian)的(de)(de)(de)(de)購買(mai)，又或(huo)是(shi)(shi)相關的(de)(de)(de)(de)學術交流，我們(men)面(mian)臨(lin)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)全面(mian)的(de)(de)(de)(de)封鎖(suo)。

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(mian)臨的問題更加明(ming)顯，從(cong)最早的高級GPU禁(jin)運(yun)，到后期高級一(yi)些的算力(li)就可能遭遇限制，“卡(ka)脖子”從(cong)此(ci)前的暗(an)(an)暗(an)(an)卡(ka)，到明(ming)著卡(ka)，甚至陰著卡(ka)。大力(li)推廣量子科技的IBM，從(cong)2022年開(kai)始，他們的云服務也對中國IP進行了限制。

近期霸占熱搜榜的小米SU7，其供(gong)應鏈也(ye)被迅(xun)速扒(ba)出(chu)。而(er)量(liang)子(zi)科技所(suo)需(xu)的產(chan)業鏈和供(gong)應鏈，顯然也(ye)受到了整個行業的關注與(yu)競爭威脅。

量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)產(chan)(chan)(chan)業生(sheng)態(tai)上游主(zhu)要(yao)包含(han)環境支撐系統、測控系統、各類關鍵設備(bei)組件(jian)以及元器件(jian)等(deng)，是研制量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)原(yuan)型(xing)機的必要(yao)保障。量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)產(chan)(chan)(chan)業生(sheng)態(tai)中游主(zhu)要(yao)涉(she)及量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)原(yuan)型(xing)機和軟件(jian)，其中原(yuan)型(xing)機是產(chan)(chan)(chan)業生(sheng)態(tai)的核(he)心(xin)部分。量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)產(chan)(chan)(chan)業生(sheng)態(tai)下(xia)游涵蓋量(liang)子計(ji)算(suan)(suan)云平臺以及行業應用，處(chu)在早(zao)期(qi)發展階(jie)段。

產業鏈、價值鏈當中的“自主”“國產”，一(yi)方(fang)面是(shi)為了應對國際環境的(de)影(ying)響，提升企業競(jing)爭力；另(ling)一(yi)方(fang)面，也(ye)彰顯了我國各企業在(zai)研發(fa)當中的(de)信(xin)心(xin)與(yu)(yu)決心(xin)。在(zai)目前開源軟件火遍全(quan)球，混源軟件成為主流的(de)情況下，即使完全(quan)使用(yong)開源軟件，也(ye)能夠搭建整(zheng)套生(sheng)產(chan)(chan)環境和(he)應用(yong)系統。量子科技這類硬核產(chan)(chan)業則有所(suo)不(bu)同，很多工業加工、精密(mi)(mi)制造、苛刻(ke)的(de)環境提供，背后(hou)都是(shi)團隊(dui)進行不(bu)計其數的(de)參數摸索(suo)、以及與(yu)(yu)學術和(he)研究機構緊密(mi)(mi)合作(zuo)。此種(zhong)涌現的(de)設(she)備國產(chan)(chan)化(hua)、產(chan)(chan)業鏈可控(kong)，就顯得彌足(zu)珍貴。

目前，國內量子(zi)產(chan)業處在高速自(zi)主創新發展階段，國內各研(yan)究(jiu)機構(gou)、企(qi)業也相(xiang)繼在提升(sheng)量子(zi)計算機性能(neng)的同時，不斷提升(sheng)核心部件的國產(chan)化比例，此外，相(xiang)關國產(chan)量子(zi)云平臺也為企(qi)業、高校和研(yan)究(jiu)機構(gou)接觸量子(zi)計算提供(gong)了便(bian)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(nian)4月將(jiang)發布數百(bai)量(liang)子(zi)(zi)(zi)比特相干(gan)光量(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)算(suan)商用(yong)機(ji)。此外，自研(yan)了具備完整可編程能力(li)的光量(liang)子(zi)(zi)(zi)測(ce)控(kong)一體機(ji)“量(liang)樞”，以(yi)及光量(liang)子(zi)(zi)(zi)計(ji)算(suan)專用(yong)光纖(xian)恒溫控(kong)制(zhi)設(she)備“量(liang)晷”。

他表示，把(ba)握量(liang)子(zi)計算(suan)的(de)技術核心到(dao)自(zi)(zi)己的(de)手(shou)里，具備(bei)量(liang)子(zi)計算(suan)核心器件(jian)、關鍵組件(jian)的(de)自(zi)(zi)主(zhu)研發硬科技實力，真正(zheng)實現從(cong)理論公式到(dao)工程化制造(zao)的(de)全鏈路自(zi)(zi)主(zhu)創新最(zui)為重要(yao)。

寫在最后

隨著量(liang)子(zi)科(ke)(ke)技(ji)(ji)的(de)飛速發展，我們已經站在(zai)了一個新時(shi)代(dai)的(de)門檻上(shang)。量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)的(de)實(shi)用化不僅(jin)是技(ji)(ji)術創新的(de)挑戰，更是對(dui)現有產(chan)業格局的(de)一次深刻(ke)變(bian)革。在(zai)這個過程中，我們需(xu)要更加關注(zhu)量(liang)子(zi)計(ji)(ji)算(suan)技(ji)(ji)術的(de)實(shi)用性和(he)產(chan)業應用，推動量(liang)子(zi)科(ke)(ke)技(ji)(ji)與各(ge)行各(ge)業的(de)深度融合，以實(shi)現真正的(de)“量(liang)子(zi)優勢”。同(tong)時(shi)，我們也(ye)應認識到量(liang)子(zi)科(ke)(ke)技(ji)(ji)產(chan)業鏈的(de)自主性和(he)國產(chan)化對(dui)于國家安(an)全和(he)產(chan)業競(jing)爭力的(de)重要性。

總(zong)之，量子(zi)計(ji)算與物聯網的結合將為(wei)我們打(da)開一個全(quan)新的世界，帶(dai)來前所(suo)未(wei)有(you)的機遇和挑戰。在這個充滿無限可能的領域中(zhong)，我們應積極布(bu)局(ju)，探索量子(zi)科(ke)技的潛力，為(wei)建設一個更加智能、高效(xiao)和安全(quan)的未(wei)來社會而努力。

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