随着新一轮信息科技革命和产业革命的推进，各个行业数据信息体量不断增加，提高算力的同时又能降低能耗是各国亟待解决的关键问题，而量子计算作为该背景下的先锋技术，为问题的解决提供了颠覆性思路 。
1月25日，全球前沿科技咨询机构 ICV 与光子盒联合发布了《2022全球量子计算产业发展报告》（以下简称报告） 。该报告回顾了近年来全球量子计算产业的发展情况，并就量子计算未来发展趋势进行了预测 。
“从概念构想，到实验室成果，再到商业价值初探，探索量子计算物理实现方式和增加量子比特数量，是全球研究机构及科技企业追逐的关键目标 。”ICV前沿科技咨询总监朱迪·格林在解读报告时说 。
中国量子计算产业发展亮眼
量子计算是一种遵循量子力学规律，进行高速运算、存储、处理信息的新型计算 。与传统计算机相比，量子计算机具有天然的量子并行计算能力，存储能力强，运算速度快，将给现有计算能力带来质的飞跃 。
2021 年是量子计算界备受瞩目的一年 。报告指出，量子比特数量实现较大规模增长的同时，各量子计算硬件技术均有所发展；越来越多的机构开始研发上层软件和算法，并有越来越多的算法在小规模实际问题上得到实验 。
而量子计算机能够解决问题的规模在很大程度上取决于量子比特的数量 。2021 年以来，主要研究团队都实现了突破，中性原子公司等都推出了100+量子比特量子计算机，哈佛-MIT联合开发了256量子比特基于中性原子的量子模拟器 。
在超导方面，中国团队的成绩十分亮眼 。由中国科技大学开发的66量子比特的“祖冲之号”实现量子计算优越性，计算复杂度比谷歌“悬铃木”提高了6个数量级 。
此外，Rigetti公司则提出了模块化的量子处理器架构，预计在几个月内推出80量子比特处理器；IBM公司则推出了127个量子比特的处理器Eagle 。
光量子方面，传统上光量子计算的缺点是难以编程，但是越来越多的研究表明，光量子计算同样可以编程，例如 Xanadu公司和国防科技大学都展示了可编程光量子计算芯片 。
报告显示，2021年，全球量子计算市场规模约为8亿美元，预计到2024年市场规模将增长到40亿美元左右 。
朱迪·格林预计，到 2030 年前后，全球将从 NISQ（含噪声量子计算）时代进入容错量子计算时代 。“那时，量子计算优势将更为广泛和明显，全球量子计算市场规模将从容错量子计算时代开启时，呈现指数上升趋势，至千亿美元甚至更高 。”
技术进展推动产业发展
从全球量子计算公司的技术路线图来看，2021-2022 年左右将突破 100量子比特，3 年内突破 1000量子比特，到2030年有望实现100万量子比特量子计算机的突破 。
但报告也指出，量子计算机是否有用的另一个维度，是量子比特的质量，主要指标包括：相干时间（决定量子态可以保持多久）、量子比特之间的连接程度、门保真度等 。
在相干时间方面，2021 年清华大学金奇奂研究组在离子阱系统上刷新了单量子比特相干时间记录，单量子比特相干时间达到了5500 秒，而此前最长相干时间记录为该组实现的660秒 。
在量子比特之间的连接程度方面，离子阱系统可以实现全连接，但量子比特数量较少 。超导量子计算机例如祖冲之号和悬铃木，单个量子比特只与周围 4个量子比特相连 。如果能够提高连接性，那么可解决问题的规模将呈指数级增长 。
在门保真度方面，目前最先进的量子计算系统的 2量子比特门（纠缠门）保真度都在 99%以上，最高记录是澳大利亚硅量子计算公司通过半导体技术实现的 99.99%，但他们仅仅开发了 2 个量子比特 。
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