量子計(jì)算是以量子比特為基本單元,利用量子疊加和干涉等原理實(shí)現(xiàn)信息處理的一種計(jì)算方案,具有經(jīng)典計(jì)算無法比擬的信息表征能力和超強(qiáng)并行處理能力,為解決特定計(jì)算復(fù)雜問題提供指數(shù)級(jí)加速。量子計(jì)算是“第二次量子革命”的重要標(biāo)志,可以帶動(dòng)計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,有望顛覆和重塑傳統(tǒng)技術(shù)體系對(duì)于信息處理和問題解決的模式,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來前所未有的機(jī)遇。
2024年9月25日,在2024中國國際信息通信展覽會(huì)(PT展)上,中國信息通信研究院(簡(jiǎn)稱“中國信通院”)、中移(蘇州)軟件技術(shù)有限公司和北京玻色量子科技有限公司聯(lián)合發(fā)布《量子計(jì)算發(fā)展態(tài)勢(shì)研究報(bào)告(2024年)》。中國信通院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所王敬對(duì)報(bào)告進(jìn)行了解讀。
中國信通院在《量子計(jì)算發(fā)展態(tài)勢(shì)研究報(bào)告(2023年)》的基礎(chǔ)上,持續(xù)跟蹤近期國內(nèi)外量子計(jì)算技術(shù)研究、應(yīng)用探索和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等方面的最新熱點(diǎn)進(jìn)展,分析研判量子計(jì)算技術(shù)演進(jìn)方向與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),并結(jié)合量子計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)和問題提出發(fā)展建議,為凝聚業(yè)界各方共識(shí)合力提供參考。
報(bào)告核心觀點(diǎn)
1.全球持續(xù)深化量子計(jì)算布局,正進(jìn)入快速發(fā)展期
量子計(jì)算已成為全球主要國家之間開展綜合國力競(jìng)爭(zhēng),維護(hù)國家技術(shù)主權(quán)的關(guān)注焦點(diǎn)之一。近幾年全球主要科技國家在量子計(jì)算領(lǐng)域的規(guī)劃布局持續(xù)加強(qiáng),已有30余個(gè)國家開展了以量子計(jì)算為重點(diǎn)的量子信息領(lǐng)域規(guī)劃布局。量子計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)活躍,正逐漸成為前沿科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),論文發(fā)表量和發(fā)明專利申請(qǐng)量保持上升趨勢(shì),這表明量子計(jì)算科研活躍度不斷提高。量子計(jì)算企業(yè)數(shù)量在經(jīng)歷了一輪快速增長(zhǎng)期后增速出現(xiàn)明顯回落,產(chǎn)業(yè)投融資整體趨勢(shì)略微放緩,但已出現(xiàn)回暖跡象,這表明資本市場(chǎng)雖然開始趨于謹(jǐn)慎,但投資者對(duì)量子計(jì)算的潛在價(jià)值和未來前景依舊保持樂觀,初步判斷未來量子計(jì)算投融資市場(chǎng)仍將保持一定熱度。
來源:中國信通院
2. 量子計(jì)算技術(shù)研究有序推進(jìn),依舊面臨多重挑戰(zhàn)
量子計(jì)算多條技術(shù)路線規(guī)模、質(zhì)量、退相干時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化,技術(shù)水平穩(wěn)步提升,依舊保持多元化和競(jìng)爭(zhēng)性的發(fā)展格局,路線收斂呈現(xiàn)出較大不確定性,短期內(nèi)難以形成方案聚焦。當(dāng)前量子計(jì)算原型機(jī)的性能水平距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)??扇蒎e(cuò)通用量子計(jì)算依舊存在較大差距,技術(shù)攻關(guān)的核心要素是高精度擴(kuò)展量子計(jì)算原型機(jī)比特規(guī)模。量子糾錯(cuò)研究持續(xù)深入并取得諸多新進(jìn)展,但當(dāng)前邏輯量子比特的最低錯(cuò)誤率距離量子計(jì)算實(shí)用化要求依舊存在很大差距,實(shí)用化量子糾錯(cuò)已經(jīng)成為業(yè)界的重點(diǎn)研究和攻關(guān)方向之一,基于量子糾錯(cuò)構(gòu)建邏輯量子比特將是下一個(gè)重要里程碑。量子計(jì)算軟件為開發(fā)者提供使用量子計(jì)算硬件和運(yùn)行量子算法的必要工具,正處于快速發(fā)展階段。量子計(jì)算支撐保障系統(tǒng)是技術(shù)研究和樣機(jī)工程研發(fā)的重要組成部分和核心控制要素,主要包括環(huán)境設(shè)備、測(cè)控系統(tǒng)、關(guān)鍵設(shè)備組件等部分,不同部分面臨瓶頸挑戰(zhàn)存在差異。
來源:中國信通院
3. 量子計(jì)算應(yīng)用探索持續(xù)發(fā)力,實(shí)用落地尚需時(shí)日
目前量子計(jì)算處于從前沿研究向應(yīng)用基地突破的關(guān)鍵階段,廣泛而活躍的多方應(yīng)用探索是推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)走向應(yīng)用的關(guān)鍵。業(yè)界正在積極尋找匹配行業(yè)需求的特定應(yīng)用場(chǎng)景,目標(biāo)是在未來為不同行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供服務(wù)。典型應(yīng)用領(lǐng)域包括金融、化工、生物、交通、人工智能等。量子計(jì)算云平臺(tái)正逐漸成為量子計(jì)算重要發(fā)展方向之一,是用戶訪問量子計(jì)算資源、開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用探索的重要助力工具之一。量子計(jì)算基準(zhǔn)測(cè)評(píng)是表征硬件性能指標(biāo)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)能力的關(guān)鍵技術(shù),不僅助力推進(jìn)量子計(jì)算底層硬件開發(fā)和應(yīng)用落地,更是連接理論研究與實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁。量子-經(jīng)典融合計(jì)算將量子計(jì)算和經(jīng)典計(jì)算相結(jié)合,充分利用二者的優(yōu)勢(shì)共同解決復(fù)雜問題,已成為推動(dòng)計(jì)算產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的重要趨勢(shì)之一,二者形成互補(bǔ)優(yōu)勢(shì),是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。
來源:麥肯錫《2024年量子技術(shù)監(jiān)測(cè)》研究報(bào)告
4. 量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)培育多方并舉,生態(tài)系統(tǒng)逐步興起
量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育穩(wěn)步開展,各環(huán)節(jié)參與者逐漸增多,整體仍處于起步階段。量子計(jì)算已成為全球科技企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)的重點(diǎn)布局方向之一,相關(guān)企業(yè)正在經(jīng)歷發(fā)展活躍期。加強(qiáng)政產(chǎn)學(xué)研用各方的溝通交流與協(xié)同創(chuàng)新正逐步成為新趨勢(shì)。鑒于量子計(jì)算技術(shù)發(fā)展處于早期階段且技術(shù)路線未收斂等原因,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作還處于非常早期的階段。
來源:中國信通院
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