量子计算技术产业发展与热点问题分析

现阶段量子计算的发展水平距离实用化仍有较大距离。量子计算系统非常脆弱，极易受到材料杂质、环境温度和噪声等外界因素影响而引发退相干效应，使计算准确性受到影响，甚至计算能力遭到破坏。同时，可编程通用量子计算机需要大量满足容错阈值的物理量子比特进行纠错处理，克服退相干效应影响，获得可用的逻辑量子比特。现有研究报道中的物理量子比特数量和容错能力与实际需求尚有很大差距，逻辑量子比特仍未实现。通用量子计算机的实用化，业界普遍预计将需十年以上时间。

科技巨头间的激烈竞争，推动量子计算技术加速发展。Google、IBM、英特尔、微软在量子计算领域布局多年，霍尼韦尔随后加入，产业巨头基于雄厚的资金投入、工程实现和软件控制能力积极开发原型产品、展开激烈竞争，对量子计算成果转化和加速发展助力明显。Google在2018年实现72位超导量子比特，在2019年证明量子优越性。IBM在2019年1月展示具有20位量子比特的超导量子计算机，并在9月将量子比特数量更新为53位。微软在2019年推出量子计算云服务，可以与多种类型的硬件配合使用。霍尼韦尔的离子阱量子比特装置已进入测试阶段。我国阿里巴巴、腾讯、百度和华为近年来通过与科研机构合作或聘请具有国际知名度的科学家成立量子实验室，在量子计算云平台、量子软件及应用开发等领域进行布局。阿里与中科大联合发布量子计算云平台并在2018年推出量子模拟器“太章”。腾讯在量子AI、药物研发和科学计算平台等应用领域展开研发。百度在2018年成立量子计算研究所，开展量子计算软件和信息技术应用等业务研究。华为在2018年发布HiQ量子云平台，并在2019年推出昆仑量子计算模拟一体原型机。我国科技企业进入量子计算领域相对较晚，在样机研制及应用推动方面与美国存在差距。

初创企业是量子计算技术产业发展的另一主要推动力量。初创企业大多脱胎于科研机构或科技公司，近年来，来自政府、产业巨头和投资机构的创业资本大幅增加，初创企业快速发展。目前，全球有超过百余家初创企业，涵盖软硬件、基础配套及上层应用各环节。

尽管量子计算目前仍处于产业发展的初期阶段，但军工、气象、金融、石油化工、材料科学、生物医学、航空航天、汽车交通、图像识别和咨询等众多行业已注意到其巨大的发展潜力，开始与科技公司合作探索潜在用途，生态链不断壮大。Google联合多家研究机构将量子退火技术应用于图像处理、蛋白质折叠、交通流量优化、空中交通管制、海啸疏散等领域。JSR和三星尝试使用量子计算研发新材料特性。埃森哲、Biogen和1Qbit联合开发量子化分子比较应用，改善分子设计加速药物研究。德国HQS开发的算法可以在量子计算机和经典计算机上有效地模拟化学过程。摩根大通、巴克莱希望通过蒙特卡洛模拟加速来优化投资组合。硅谷量子计算软件开发商QCware编写量子算法，以提高量化交易和基金管理策略的调整能力，优化资产定价及风险对冲。在达到通用量子计算所需的量子比特数量、量子容错能力和工程化条件等要求之前，专用量子计算机或量子模拟器将成为量子计算发展的下一个重要里程碑，在量子体系模拟、分子结构解析、大数据集优化和机器学习算法加速等领域开发出能够有效发挥量子计算处理优势的典型应用，打开量子计算实用化之门。

编  辑 | 凌  霄