量子芯片|量子计算产业:从理想变为现实( 二 )


报告指出,当前任何一种技术路线都无法同时在所有指标上领先,不同技术路线都各有优缺点 。目前还不断有研究团队在制造新的量子比特 。
在测量和控制方面,2021 年以苏黎世仪器为代表的一些厂商发布了可以测控 100+量子比特的测控系统 。最大的突破则是澳大利亚新南威尔士大学提出了可以控制数百万个硅自旋量子比特的技术,为未来百万量子比特处理器的出现打下了坚实基础 。
产业链初具雏形
报告显示,量子计算行业目前处于早期探索阶段,核心参与者不多,产业链上下游较为清晰 。目前国外科技巨头如 IBM、谷歌、亚马逊、微软、英特尔、霍尼韦尔等处于行业领先地位,IonQ、Rigetti、PsiQuantum 等量子计算新贵已获得数亿美元的风险投资,实力同样雄厚 。
在国内,科技巨头阿里巴巴、百度、腾讯、华为等也在跟进,但国内领先的量子计算公司主要是以本源量子、国盾量子等为代表的依托高校的公司 。总体上,国内外量子计算产业链已经初具雏形 。
从产业链来看,量子计算设备供应商主要以国际公司为主,特别是稀释制冷机和低温同轴线缆 。但在其他领域,中国企业已经占有一席之地,特别是测控系统,中微达信、国盾量子和本源量子与国外厂商并没有差距,甚至可以达到更高水平 。
另外,衰减器、滤波器等低温组件,本源量子也取得了一定突破 。芯片制造方面,目前量子芯片的制造过程主要是在实验室完成的,但有一些领先的量子计算团队已经在工厂制造量子芯片,例如谷歌“悬铃木”量子芯片就是在加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)的一家工厂制造的 。
2022 年 1 月,本源量子自主建设的两大实验室——量子芯片制造封装实验室和量子计算组装测试实验室正式启用,这也是继 2021 年本源-晶合量子芯片联合实验室后建成的国内第二个工程化量子芯片实验室 。
产业链中的量子计算公司主要集中于硬件和软件研发,目前领先的硬件团队主要是科技巨头和有实力的研究机构(如中科大) 。
但报告也指出,中国的科技巨头布局量子计算较晚,初创公司如本源量子、国盾量子、启科量子、图灵量子是行业的中坚力量 。在软件方面,国际上已经有 100 多家量子软件公司,但中国的量子软件公司较少 。
应用场景向多领域扩散
量子计算机过大的体积、极其严苛的运行环境和数千万美元的价格,使得当前量子计算的应用主要通过云平台范围量子硬件,量子计算与经典计算也不是取代和被取代的关系,而是在对算力要求极高的特定场景中发挥其高速并行计算的独特优势 。
报告显示,对于量子计算机将能够解决的所有问题,目前还没有达成共识 。但量子计算的应用研究主要集中在模拟、优化、机器学习等方面 。
例如,量子计算用于模拟自然界中发生的过程,很难或不可能用当今的经典计算机来描述和理解 。这在药物发现、电池设计、流体动力学以及衍生品和期权定价方面具有巨大潜力 。
此外,使用量子算法来确定一组可行选项中的最优解 。可能适用于干线物流和投资组合风险管理 。在机器学习方面,量子计算可用于识别数据中的模式以训练机器学习算法,这可以加速人工智能的发展 。
报告分析认为,从行业上来说,量子计算的潜在应用主要包括供应链、金融、交通、物流、制药、化工、汽车、航空、能源、气象等领域 。
例如在制药或化工领域,量子计算可模拟分子特性,有望通过计算机数字形式直接帮助研究人员获得大型分子性状,缩短理论验证时间,极大地推动制药行业药品研发和开发新型材料 。

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