每經(jīng)記者 朱成祥  張寶蓮    每經(jīng)編輯 陳俊杰    

近日，谷歌披露其成功研發(fā)新一代量子計算芯片Willow，芯片尺寸僅4平方厘米，內(nèi)建105個量子位元（Qubit）。在“隨機電路取樣”（RCS）基準(zhǔn)測試中，全球第二快超級電腦Frontier需耗時“10的25次方”年才計算好的答案，Willow不到5分鐘就能完成。

谷歌的成功，也引發(fā)馬斯克、奧特曼等科技大佬點贊。

12月11日，國盾量子的量子計算負(fù)責(zé)人王哲輝對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示：“（這是）一個很牛的科技進展，說明我們離可以糾錯的量子比特應(yīng)該不太遠(yuǎn)了，但量子計算是一個漫長的征程，如何用這樣的量子比特做出‘能用’的量子計算機依舊是件極為不容易的事。”

“爆炸性”進展

谷歌表示，Willow可以成倍地減少錯誤，這破解了該領(lǐng)域近30年來一直追求的量子糾錯的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

對于谷歌此次在量子計算領(lǐng)域取得突破性進展的意義，王哲輝表示：“這次，谷歌使用隨機電路采樣RCS基準(zhǔn)測試來衡量Willow的性能。它是目前可在量子計算機上進行的最難的經(jīng)典基準(zhǔn)測試。Willow在五分鐘內(nèi)完成了一項標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)計算，而當(dāng)前最快的超算之一Frontier完成同樣計算需要10萬億億年。這一成果進一步體現(xiàn)了量子系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)計算機的巨大計算優(yōu)勢。”

王哲輝補充說：“Willow實現(xiàn)了隨著比特數(shù)的增加，錯誤率反而指數(shù)級下降。谷歌測試了從3×3、5×5到7×7不同大小的量子比特網(wǎng)格。這是超導(dǎo)量子系統(tǒng)上實時糾錯的首次成功案例之一，提升了量子計算機的可靠性。”

據(jù)頭豹研究院報告，量子計算可分為量子比特、量子門、量子算法、量子糾錯、量子通信、量子仿真和量子編碼等。由于量子比特極度脆弱，容易受到環(huán)境中的噪聲和干擾，因此量子糾錯是量子計算中重要的一環(huán)。

王哲輝也認(rèn)為：“量子計算的潛力在于能夠在某些特定任務(wù)上超越經(jīng)典計算機，顯著提高計算速度。但量子比特不可避免地會受到環(huán)境噪聲的影響而出錯，通常在量子計算中，使用的量子比特越多，發(fā)生的錯誤就越多。所以，對于規(guī)?；牧孔颖忍叵到y(tǒng)，通過量子糾錯來保證整個系統(tǒng)的正確運行是必然要求，也是當(dāng)下量子計算走向?qū)嵱?，能提供真實有用的算力所面臨的主要挑戰(zhàn)。”

中國的“量子計算”力量

王哲輝認(rèn)為：“一般來說，國際學(xué)術(shù)界設(shè)定了三個里程碑。第一步是實現(xiàn)‘量子計算優(yōu)越性’；第二步是實現(xiàn)專用量子模擬機；第三步是在量子糾錯的輔助下實現(xiàn)可編程通用量子計算機。”

頭豹研究院報告顯示，2020年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、陸朝陽教授組成的研究小組在76個光子量子計算原型機上完成了“高斯玻色采樣”計算，計算速度要比超級計算機快100萬億倍，從而實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”。

2021年，中國可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之二號”問世。

本源量子方面向《每日經(jīng)濟新聞》記者提供的資料顯示，本源量子已向海外首次銷售中國自主量子算力。向海外銷售的中國自主量子算力為中國第三代自主超導(dǎo)量子計算機“本源悟空”。

在量子計算機方面，國盾量子參與“巢湖明月”超量融合計算中心項目、協(xié)助中電信量子集團構(gòu)建“超算-量子計算”混合計算架構(gòu)體系，探索“超量融合”技術(shù)發(fā)展等。

頭豹研究院認(rèn)為：“通過中美量子計算產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)對比發(fā)現(xiàn)，美國在量子計算領(lǐng)域的科研基礎(chǔ)、政府活動、私營企業(yè)參與度和技術(shù)成果上均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。中國在部分領(lǐng)域有所進步，但在整體上仍需加強。未來隨著基礎(chǔ)研究提升、企業(yè)創(chuàng)新能力增強，中國量子計算市場規(guī)模在世界占比有望從2023年的15.1%上升至2028年的17.2%。”

產(chǎn)業(yè)還是早期階段

王哲輝向記者表示：“我們始終強調(diào)，量子計算前途光明，但目前產(chǎn)業(yè)還是早期的階段。”

王哲輝說：“從節(jié)奏上看，預(yù)計未來3年至5年，實現(xiàn)數(shù)百至上千個量子比特的相干操縱，解決量子化學(xué)、新材料設(shè)計、優(yōu)化算法等問題，實現(xiàn)可擴展的量子糾錯；未來10年至15年，在量子糾錯的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)具備基本功能的通用容錯量子計算機，探索密碼分析、大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用。概言之，目前依舊處于量子計算早期發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化初期階段，距離商業(yè)化還有很長的路要走，需產(chǎn)學(xué)研界的長期努力。”

量子計算產(chǎn)業(yè)鏈方面，據(jù)頭豹研究院報告，量子計算行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為環(huán)境與測控部分，主要包括量子比特測控系統(tǒng)（測控系統(tǒng)整機、低溫微波器件、線纜、激光器和探測器）、量子比特環(huán)境（GM/脈沖管制冷機、稀釋制冷機、真空系統(tǒng)）、芯片（設(shè)備與加工制造）、其他（材料）；產(chǎn)業(yè)鏈中游為硬件整機制造與軟件，主要包含整機制造（超導(dǎo)、離子阱、光量子、中性原子、半導(dǎo)體和其他）和系統(tǒng)與應(yīng)用軟件開發(fā)；產(chǎn)業(yè)鏈下游為運營和應(yīng)用環(huán)節(jié)，主要包含云平臺以及行業(yè)應(yīng)用。

頭豹研究院行業(yè)分析師馬天奇告訴《每日經(jīng)濟新聞》記者：“制冷機是環(huán)境實現(xiàn)核心裝備。隨著量子計算比特數(shù)量規(guī)模和操控精度的進一步提升，環(huán)境將面臨更高的要求。稀釋制冷機能夠支持?jǐn)?shù)千比特量級的布線和低溫制冷，是量子計算的核心裝備（主要用于超導(dǎo)和硅半導(dǎo)體路線）。”

稀釋制冷機，正是構(gòu)建超導(dǎo)量子計算機的關(guān)鍵核心設(shè)備，其用來為超導(dǎo)量子計算芯片提供接近絕對零度的超低溫環(huán)境。

王哲輝介紹：“近年來包括國盾量子在內(nèi)的國內(nèi)科研機構(gòu)和企業(yè)依靠自主研發(fā)，國產(chǎn)稀釋制冷機技術(shù)達(dá)到國際先進水平。”

據(jù)了解，這幾年國盾量子在量子計算領(lǐng)域，主要是攻關(guān)超導(dǎo)量子計算機的核心器件，包括室溫電子學(xué)系統(tǒng)、稀釋制冷機等，也提供量子計算云平臺等相關(guān)服務(wù)。

本源量子則表示，其為中國目前交付超導(dǎo)量子計算機整機數(shù)量最多的公司，擁有國內(nèi)唯一一條自主超導(dǎo)量子計算機制造鏈。

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