科技巨頭角逐“量子霸權”，“中國隊”量子通訊崛起！

從美國到歐洲、從頂尖科研機構到科技企業巨頭，圍繞量子技術的攻關已全面展開，量子革命引發的新一輪科技競賽如火如荼。

近日，阿里雲量子實驗室首席科學家、之江實驗室副主任施堯耘認為，2018年將上演量子計算年度大戲，IBM、谷歌、微軟等幾個大公司之間將出現量子霸權混戰，未來量子計算面臨著諸多變局。

圖為施堯耘

VC、大公司、各國政府也都將在量子計算上玩添磚加瓦的施工比賽。

所謂“量子霸權”（quantum supremacy），是加州理工學院物理學家 John Preskill 發明的新詞。通俗的解讀是：超級計算機目前的計算能力相當於擁有 5 到 20 個量子位的量子計算機，但當量子晶片的量子位達到約 49 個以上時，量子計算機的能力會徹底地將超級計算機甩在身後。

量子計算的領先者——Google在2017年4月份宣佈推出49量子位處理器。Google首席科學家John Martinis曾公開表示：為率先登頂“量子霸權”，他所帶領的團隊正在利用49量子位元模擬系統攻克經典計算機無法解出的難題。

而半年後，IBM宣佈成功構建並測量了具有類似效能指標的50個量子位元原型機。50個量子位元被普遍認為可以進行普通超級計算機不能完成的任務，IBM此舉也是在“量子霸權”（quantum supremacy）上具有里程碑意義的一步。這無疑是對Google的“量子霸權”演算法提出挑戰。

隨後微軟也推出了其通用量子計算研發計劃以及全棧開發和模擬器，雖然還未公開展示硬體裝置。IonQ、Quantum Circuits等企業和日本理化研究所(RIKEN)也進行著投資硬體開發，不過它們尚未宣佈研發成果。

初創企業D-Wave和日本NTT雖然都實現了2048個物理量子位元，但兩個系統都沒有完成通用量子計算的全部能力，僅僅適用於解決優化問題、分子動力學、深度學習訓練和推理等。

去年科技巨頭爭相宣佈實現量子位元數量的突破，而更進一步的是要看量子糾纏操縱精度、相干特性、邏輯閘保真度等指標，這才是主要的難點。由此可以預見2018年有關量子計算的競爭將持續升級。

在世界級科技企業日益升級的較量之外，政府在量子資訊科學的前沿基礎研究和高技術發展中起到重要的引領作用，各國圍繞著量子技術的攻關已全面展開。

歐盟在論證和決策量子重大計劃方面進行了部署。2015年釋出的《量子宣言》，以10億歐元打造量子科技旗艦專案，已於近期啟動。

而美國在量子計算領域動作更為迅速：在理論方面推進量子資訊科技學科建設，在應用技術方面研發高效能運算系統。目前，這兩項工作都被提升到國家戰略層面，政府投資每年達到3.5億美元。

2017年“中國隊”在量子通訊領域迅速走向前沿：世界首顆量子通訊實驗衛星完成目標；世界首條量子保密通訊“京滬幹線”開通；世界首次洲際量子通訊。除此之外，雖然起步晚於歐美，中國科研機構和科技巨頭目前正協同攻關，目標就是實現量子計算領域的“彎道超車”。

去年年底，日本國立情報學研究所、電信巨頭NTT公司以及東京大學攜手研製該國首臺量子計算原型機，使日本躋身國際量子競賽活動行列。日本首次明確表示在未來的 10 年裡在量子計算領域投資3.61億美元，緊跟中美加入量子科技競賽。

雖然對於國家科研機構和商業巨頭而言，“量子霸權”仍堪稱標杆性意義。但是施堯耘指出 “量子霸權”可能會誤導一些科學家，這不應是最終目標，真正的檢驗標準應是量子計算能否解決實際問題。

現在量子計算機的商業化前景的確正在逐漸明朗。量子技術泰斗級人物、日內瓦大學量子科學家Nicolas Gisin教授曾對第一財經記者表示：量子演算法的程式非常難寫，企業需要時間來定製新的演算法。對於這種顛覆性技術敞開大門的永遠是資訊密集的高度數字化的市場，而最先使用量子技術的也是對變數極度敏感的行業，比如金融服務業、健康醫療業、物流業和資料分析機構。

“量子霸權”這條路上，從來不缺少巨頭的身影。

正如施堯耘本月初在新智元上發表文章所言，2018年的量子計算舞臺將極其精彩，量子霸權硝煙戰爭已經打響，“魔道大戰”即將上演。

施堯耘認為，量子計算將分為“超導戲班VS離子阱歌舞隊”，並進入兩極世界。頂端是量子演算法的高階隊：量子機器學習、優化演算法和化學模擬；另一端是處理器只有四、五個位元的小型公司，但仍有可能成長為參天大樹。

2018年“量子霸權”升級，但量子計算的實用化、商業化卻是剛剛開始，量子計算機在真正商業化從而改變人們日常生活之前還有很長的路要走。隨著量子計算研發的投入增加，如果沒有長期可持續的研發和商業化戰略，任何一個競爭對手的短期量子優勢都將不復存在。

原文釋出時間為：2017-03-23
本文作者：彭承志
本文來源：九州量子，如需轉載請聯絡原作者。