瞻觀前沿

6月15日，據(jù)安徽省量子信息工程技術研究中心消息，科大國盾量子技術股份有限公司(以下簡稱國盾量子)自主研發(fā)了高性能抗干擾氧化釕溫度計，產(chǎn)品起測溫度接近6毫開爾文(mK)，刷新了國內(nèi)紀錄，標志著我國超導量子計算極低溫測量技術達到世界先進水平。

據(jù)介紹，氧化釕溫度計是量子計算機的核心器件之一，可用于對量子芯片的工作環(huán)境進行測溫。此次研發(fā)的最新器件可測低溫接近"絕對零度"，也就是被稱為"宇宙最低溫度"的0開爾文(約零下273.15℃)?？拼髧芰孔佑嬎慵夹g專家李旭介紹稱，這也是理論上能達到的熱力學最低溫度的極限。

由于量子態(tài)非常脆弱，量子芯片需要在絕對零度條件下運行，每一個微小溫度波動都可能導致量子信息丟失。使用氧化釕溫度計來精準監(jiān)測量子芯片的工作溫度，對于確保量子計算機穩(wěn)定運行、提高計算的準確性和可靠性至關重要。

另據(jù)介紹，與普通的氧化釕溫度計相比，國盾量子氧化釕溫度計的標定基準在20mK以下溫區(qū)采用順磁鹽溫度計，顯著降低了標定過程的環(huán)境干擾和測量誤差，大幅提高溫度標定的準確性和可靠性。此外，該產(chǎn)品還具有較強的抗干擾能力，滿足科研和工業(yè)應用中的嚴格要求，為國內(nèi)超導量子計算及相關低溫技術的發(fā)展提供了關鍵支撐。

圖片來源：攝圖網(wǎng)

技術價值觀察

量子信息主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大領域。量子信息產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游主要包含基礎光電元器件、量子通信核心元器件、量子通信傳輸干線、量子系統(tǒng)平臺、以及應用層五個環(huán)節(jié)。其中基礎光電元器件和核心設備是支撐起量子通信的技術和硬件基礎;量子傳輸干線是實現(xiàn)遠程量子通信及量子網(wǎng)絡的傳輸渠道;量子系統(tǒng)平臺主要負責對信息進行整合處理并根據(jù)需求做出相關指令，是維護整個系統(tǒng)健康運轉(zhuǎn)的軟件基礎;應用層則為量子信息產(chǎn)業(yè)化的下游，主要為軍事國防、政務、金融、互聯(lián)網(wǎng)云服務、電力等領域的應用。

超導量子計算核心器件：國產(chǎn)自主研發(fā)氧化釕溫度計測溫技術達到新突破，達到熱力學最低溫度極限。因此，從量子計算產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

——量子信息三大領域發(fā)展定位及應用前景

目前，國家層面的量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃暫未出臺，參考中國信通院對量子信息領域的發(fā)展定位及應用前景，十四五期間，我國量子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標各有不同、各有側(cè)重。其中，量子計算側(cè)重于突破經(jīng)典計算極限的算力飛躍、量子通信技術側(cè)重于服務經(jīng)典通信加密、量子測量注重實現(xiàn)物理量測量和信息獲取的精度、分辨率、穩(wěn)定度等。

——全球量子計算行業(yè)發(fā)展情況

總的來看，在全球范圍內(nèi)，量子計算技術得到了前所未有的關注和投資，量子計算機研發(fā)已經(jīng)成為全球主要國家在前沿科技領域攻關突破的重點方向之一，近年來取得樣機研制與技術驗證主要代表性成就如下所示。大規(guī)?？扇蒎e通用量子計算機仍是需要長期探索和努力的目標，量子計算領域的發(fā)展與競爭也將是一場科技馬拉松。

結(jié)合量子計算所需的物理學基礎與算法基礎，量子計算有望在10-15年內(nèi)實現(xiàn)商用。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2022年全球量子計算技術(包括硬件、軟件和即服務解決方案)市場規(guī)模為11億美元，2027年將增長至76億美元左右。預計量子計算的商用元年在2030年，市場需求超過1000億美元，2022-2030年年均復合增長率達79.72%。

——量子計算：多種技術路線競相發(fā)展

量子計算包含量子處理器、量子編碼、量子算法、量子軟件、以及外圍保障和上層應用等多個環(huán)節(jié)。目前，量子處理器的物理比特實現(xiàn)仍是量子計算研究的核心瓶頸，主要包含超導、離子阱、硅量子點、中性原子、光量子、金剛石色心和拓撲等多種方案，研究取得一定進展，但仍未實現(xiàn)技術路線收斂。

量子計算硬件技術主要分兩大類，一類是以超導和硅半導體為代表的人造粒子路線，另一類是以離子阱、光量子和中性原子為代表的天然粒子路線。量子計算硬件研發(fā)目前處于各種技術路線并行發(fā)展和開放競爭階段。

——中企在量子計算領域布局情況

在量子計算領域，我國科技巨頭阿里巴巴、騰訊、百度和華為通過與科研機構(gòu)合作等方式成立量子實驗室，布局量子處理器硬件、量子計算云平臺等領域;而初創(chuàng)公司-本源量子，則在量子處理器硬件、開源軟件平臺和量子計算云服務等方面進行探索：

——量子計算未來發(fā)展

當前量子計算元年無法預測，但是可以預見的是，在所有商業(yè)應用領域不存在偶然爆發(fā)的情況下，前5年的發(fā)展將非常平穩(wěn)。生物醫(yī)藥和化工行業(yè)作為龐大的行業(yè)，在量子元年應用市場規(guī)模將占據(jù)大部分份額，隨著時間推移，搜索、機器學習和數(shù)字安全三個行業(yè)憑借本身對計算的直接需求，將以量子計算作為時代跳板，市場規(guī)模占比逐漸擴大，成為量子計算應用領域的主流。

近幾年全球范圍內(nèi)在量子計算物理驗證取得的進展是有目共睹的，并且也導致了越來越高的市場興趣和投資活動，但是在實際解決問題方面，國際公認短期內(nèi)無法實現(xiàn)通用量子計算機。根據(jù)賽迪智庫電子信息研究所9月發(fā)布的《量子計算發(fā)展白皮書(2019年)》，量子計算發(fā)展預計分為近期、中期與遠期三個階段。

近期的量子霸權僅為技術研發(fā)初期的一種特有概念形式，距離真正的量子計算機仍有很大距離;中期將利用可控的人造量子系統(tǒng)實現(xiàn)對復雜物理過程的高效量子模擬;后期通用量子計算機將對大數(shù)據(jù)。人工智能。密碼破譯等領域產(chǎn)生顛覆性影響，并且量子計算機與經(jīng)典計算機將實現(xiàn)功能互補。

中國量子計算技術賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與量子計算關鍵技術強關聯(lián)的城市集群主要集中在華南、華東地區(qū)，并且以海南、安徽、廣東省為重點發(fā)展區(qū)域，未來布局量子計算技術及其他相關技術的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華東優(yōu)先導入，其中可重點關注海南省?？谑旋埲A區(qū)、安徽省合肥市廬陽區(qū)、廣東省深圳市福田區(qū)及廣東省廣州市天河區(qū)所處量子計算的相關企業(yè)，以及該地方對于量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場的潛力空間。

經(jīng)濟學人APP資訊組

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標簽： 量子 計算 技術 隨筆