從物理學(xué)家費(fèi)曼提出量子計(jì)算的設(shè)想至今，已經(jīng)有43個(gè)年頭了。
這當(dāng)中經(jīng)歷了理論提出和探索階段、通用量子算法發(fā)展階段、量子算法繁榮階段，現(xiàn)在量子計(jì)算開(kāi)始實(shí)用化的階段，研究成果頻頻亮相、樣機(jī)研發(fā)如火如荼，量子計(jì)算已然被各個(gè)產(chǎn)業(yè)貼上了“加速”和“魔盒”的標(biāo)簽，認(rèn)同這是一種可預(yù)見(jiàn)的“未來(lái)科技”，將為我們的生活帶來(lái)巨變。在經(jīng)歷了實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)等激動(dòng)人心的突破后，量子計(jì)算也開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没钠鸩诫A段。要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，“從理論優(yōu)越性走向?qū)嵱脙?yōu)越性”是重中之重，也是最大的挑戰(zhàn)。
不過(guò)，真正的量子計(jì)算機(jī)有哪些廣泛可能性，還需要企業(yè)、高校等研究機(jī)構(gòu)等業(yè)內(nèi)人士不斷地深耕挖掘。
此前，我們?cè)谖恼隆?a >商用得等，大廠撒手，量子計(jì)算路在何方？中介紹了量子計(jì)算相關(guān)的概念和產(chǎn)業(yè)態(tài)勢(shì)，介紹了全球量子計(jì)算的發(fā)展情況以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)引用麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家尼爾·湯普森的說(shuō)法：“量子計(jì)算不會(huì)對(duì)所有事情都變得更好，而只會(huì)對(duì)某些事情變得更好。”無(wú)疑，量子科技，也在等一個(gè)ChatGPT式的“王炸”時(shí)刻。
而非量子產(chǎn)業(yè)的我們，似乎也進(jìn)入了一種“薛定諤貓態(tài)”——似乎“量子商用時(shí)代”就在眼前，全球各國(guó)各產(chǎn)業(yè)幾乎都在開(kāi)始量子計(jì)算布局，幾乎每天都有令人驚喜的進(jìn)展，但是似乎距離實(shí)用優(yōu)越性還差一點(diǎn)點(diǎn)，與設(shè)想中的節(jié)點(diǎn)還有一段距離。
那么到底哪些部分才是最我們值得關(guān)注的呢？結(jié)合與玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱博士的交流，我們?yōu)榇蠹铱偨Y(jié)了對(duì)于量子科技的關(guān)注方向，供大家參考。
關(guān)注量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)路線的技術(shù)變革
就像游戲?qū)傩砸粯樱覀兿冉榻B一下能夠代表量子科技能力的幾個(gè)主要參數(shù)，即使對(duì)量子科技的底層理論并無(wú)完備的了解，也可能洞察一二。
在此前的文章當(dāng)中，我們介紹了量子計(jì)算的原理和特點(diǎn)，目前，量子科技實(shí)現(xiàn)的路徑如下：超導(dǎo)量子計(jì)算路線、離子阱量子計(jì)算路線、光量子計(jì)算路線、中性原子量子計(jì)算路線、半導(dǎo)體量子計(jì)算路線、拓?fù)淞孔佑?jì)算路線、金剛石色心量子計(jì)算等。每種技術(shù)路線都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。下面是我們總結(jié)的相關(guān)列表：
中國(guó)信通院發(fā)布的《量子計(jì)算發(fā)展態(tài)勢(shì)研究報(bào)告（2023 年）》顯示，目前的量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)路線，暫時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)具有綜合優(yōu)勢(shì)的路線，發(fā)展路線都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足。
量子計(jì)算的重要參數(shù)包括：
量子比特（Qubits）數(shù)量：量子比特是量子計(jì)算機(jī)的基本單元，類似于經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的比特。量子計(jì)算機(jī)的量子比特?cái)?shù)量越多，理論上其計(jì)算能力越強(qiáng)。但是，僅僅關(guān)注量子比特的數(shù)量是不夠的，因?yàn)橘|(zhì)量也非常重要。
退相干時(shí)間：退相干是指量子相干性會(huì)因?yàn)榕c外在環(huán)境發(fā)生相互作用而隨著時(shí)間逐漸喪失，量子比特失去其受控的量子性質(zhì)（如疊加和糾纏）的過(guò)程。相干時(shí)間是量子比特保持受控量子狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)，時(shí)間越長(zhǎng)，量子計(jì)算機(jī)執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算的能力越強(qiáng)。
保真度（Fidelity）：保真度是衡量量子操作（如量子門）實(shí)際表現(xiàn)與理想情況接近程度的指標(biāo)。高保真度意味著量子操作更加精確，對(duì)于執(zhí)行可靠和準(zhǔn)確的量子計(jì)算至關(guān)重要。
量子體積（Quantum Volume）：量子體積是一個(gè)綜合指標(biāo)，考慮了量子比特?cái)?shù)量、連通性、門保真度、錯(cuò)誤率和其他技術(shù)因素。它提供了一個(gè)更全面的量子計(jì)算機(jī)性能評(píng)估指標(biāo)。
錯(cuò)誤率和錯(cuò)誤校正：量子計(jì)算機(jī)的錯(cuò)誤率是衡量其可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。量子錯(cuò)誤校正是一套技術(shù)，用于檢測(cè)和糾正量子計(jì)算過(guò)程中的錯(cuò)誤，對(duì)于實(shí)現(xiàn)可靠的量子計(jì)算至關(guān)重要。
可擴(kuò)展性：量子計(jì)算機(jī)的可擴(kuò)展性指的是其能夠隨著量子比特?cái)?shù)量的增加而保持或提高性能的能力。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算應(yīng)用非常重要。
門和算法的多樣性：對(duì)于使用量子門的量子計(jì)算機(jī)，其能夠執(zhí)行的量子門和算法的種類和復(fù)雜性也是重要的評(píng)估指標(biāo)。這決定了門型量子計(jì)算機(jī)能夠解決的問(wèn)題類型和范圍。
對(duì)于非產(chǎn)業(yè)內(nèi)人士，通過(guò)這些參數(shù)可以幫助理解量子計(jì)算機(jī)的實(shí)際能力和發(fā)展?jié)摿ΑＡ私饬孔佑?jì)算在不同實(shí)現(xiàn)路徑中的技術(shù)進(jìn)步，也是了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的重要手段。量子計(jì)算作為大家熟知的硬核科技，不光是因?yàn)榱孔恿W(xué)誕生的時(shí)代群星璀璨，更是因?yàn)榱孔涌萍季拖褚桓澳д取保寄苁屈c(diǎn)到哪里，哪里就會(huì)發(fā)生革命性的變革。每一種路徑的背后，都是多個(gè)學(xué)科和科技綜合發(fā)展的結(jié)晶，而且相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)圖譜，也將為整個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)令人激動(dòng)的變革。任一技術(shù)環(huán)節(jié)的進(jìn)步，都可能為量子科技帶來(lái)階躍，這就是我們強(qiáng)調(diào)的“潛在技術(shù)方向”。
例如，此前轟動(dòng)一時(shí)的“LK-99室溫超導(dǎo)”事件受到各界的廣泛關(guān)注，很大程度上來(lái)自室溫超導(dǎo)有可能給電機(jī)和超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)帶來(lái)顛覆性的發(fā)展。在此處可以看出，超導(dǎo)量子計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵，算法優(yōu)化幫助容錯(cuò)是一方面，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)方案的升級(jí)和改進(jìn)也是其中重要的一環(huán)。
實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)還需要制冷，類似“量子冰箱”的超低溫稀釋制冷機(jī)的研發(fā)也值得關(guān)注，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和科大國(guó)盾組成團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，成功研制“ez-Q Fridge”國(guó)產(chǎn)稀釋制冷機(jī)產(chǎn)品。這類技術(shù)的科技樹(shù)，不僅為量子科技提供設(shè)備和技術(shù)支持，也能為其他需要超低溫環(huán)境的設(shè)備與產(chǎn)業(yè)帶來(lái)平行時(shí)空的加速。
值得注意的是，光量子計(jì)算不需要超低溫，且具有量子比特?cái)?shù)規(guī)模大、室溫穩(wěn)定運(yùn)行、相干時(shí)間長(zhǎng)等多方面的優(yōu)勢(shì)，在短期可實(shí)現(xiàn)工程化，是商用量子計(jì)算機(jī)的新興形態(tài)，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算的最佳途徑之一，也是破局NISQ（含噪聲的中等規(guī)模量子計(jì)算）時(shí)代的首選技術(shù)路線。
在這條路徑當(dāng)中，也有大量的科技樹(shù)的展開(kāi)，例如，北京大學(xué)課題組與合作者經(jīng)過(guò)六年聯(lián)合攻關(guān)，發(fā)展出了基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝的晶圓級(jí)大規(guī)模集成硅基光量子芯片制備技術(shù)和量子調(diào)控方法，研制了一款集成約2500個(gè)元器件的超大規(guī)模光量子芯片，實(shí)現(xiàn)了基于圖論的光量子計(jì)算和信息處理功能。
關(guān)注產(chǎn)學(xué)研用合力方向
如果一個(gè)賽道同時(shí)受到了產(chǎn)學(xué)研用各個(gè)層面的共同關(guān)注，那么它通常具有創(chuàng)新性、戰(zhàn)略重要性、學(xué)科融合、市場(chǎng)潛力、社會(huì)影響、技術(shù)挑戰(zhàn)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等典型特征，即使目前并無(wú)廣泛應(yīng)用，也有其戰(zhàn)略和潛在價(jià)值。
發(fā)展量子科技，一方面是追從理論優(yōu)越性到實(shí)用優(yōu)越性的跨越，不斷突破技術(shù)難題，另一方面也能夠從持續(xù)的探索和嘗試當(dāng)中摸索出量子計(jì)算在產(chǎn)業(yè)、大學(xué)、研究、應(yīng)用當(dāng)中的平衡點(diǎn)，或者稱之為合力方向。
國(guó)務(wù)院國(guó)資委近日按照“四新”（新賽道、新技術(shù)、新平臺(tái)、新機(jī)制）標(biāo)準(zhǔn)，遴選確定了首批啟航企業(yè)，加快新領(lǐng)域新賽道布局、培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力。去年以來(lái)，國(guó)務(wù)院國(guó)資委圍繞加快培育創(chuàng)新型國(guó)有企業(yè)，啟動(dòng)實(shí)施啟航企業(yè)培育工程，聚焦國(guó)家重大戰(zhàn)略領(lǐng)域、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)，重點(diǎn)遴選一批有潛力有基礎(chǔ)的初創(chuàng)期企業(yè)，在管理上充分授權(quán)、要素上充分集聚、激勵(lì)上充分保障，加快塑造新動(dòng)能新優(yōu)勢(shì)，打造未來(lái)“獨(dú)角獸”企業(yè)和科技領(lǐng)軍企業(yè)。量子信息赫然在列，這意味著量子信息已經(jīng)不再僅僅是理論中的巨人，而是上升到了“新質(zhì)生產(chǎn)力”的高度。
早在2010年，北京大學(xué)就成立了量子材料科學(xué)中心，致力于研究凝聚態(tài)物理和量子材料科學(xué)的前沿問(wèn)題，營(yíng)造國(guó)際化的學(xué)術(shù)創(chuàng)新環(huán)境，并力爭(zhēng)成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流的物理學(xué)研究教學(xué)平臺(tái)。2020年，教育部首次增設(shè)量子信息科學(xué)專業(yè)。2021年，清華大學(xué)開(kāi)設(shè)量子信息班。盡管目前AI是全球科技發(fā)展的排頭兵，有些高校的CS比例大漲，而量子信息、量子計(jì)算等專業(yè)，也逐漸被各名校設(shè)置專業(yè)項(xiàng)目。
關(guān)于量子計(jì)算更加樸素的想法是——落地，也就是產(chǎn)學(xué)研用當(dāng)中的“用”。在應(yīng)用中體現(xiàn)價(jià)值，是國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍追求的一個(gè)重要方向，與其追求數(shù)字的大和全，不如在落地應(yīng)用上下文章，探索并開(kāi)拓量子計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景，合理利用其巨大信息攜帶和超強(qiáng)并行處理能力，能夠在特定計(jì)算困難問(wèn)題上提供指數(shù)級(jí)加速，有望成為未來(lái)幾乎所有科技領(lǐng)域加速發(fā)展的“新引擎”。
而用在哪里和如何做到實(shí)用化，則是另一個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)。
金融、云計(jì)算、能源、制藥等算力要求高的大規(guī)模問(wèn)題復(fù)雜場(chǎng)景都是量子計(jì)算未來(lái)的落地重點(diǎn)，而生命科學(xué)領(lǐng)域和AI領(lǐng)域也將有巨大潛力。
根據(jù)IDC發(fā)布的《中國(guó)生命科學(xué)算力與算法解決方案市場(chǎng)分析》報(bào)告，生命科學(xué)領(lǐng)域有著數(shù)據(jù)量大、增長(zhǎng)速度快、數(shù)據(jù)質(zhì)量低、數(shù)據(jù)多模態(tài)的特征，這其實(shí)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)特征非常相似；另一方面，生命科學(xué)行業(yè)分散，不同的細(xì)分領(lǐng)域、不同的場(chǎng)景有著不同的算力需求，且調(diào)用的數(shù)據(jù)規(guī)模不同對(duì)算力的需求也有區(qū)別，這在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，稱之為“碎片化”。
因此，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)解決碎片化難題的經(jīng)驗(yàn)，和量子計(jì)算對(duì)于生物數(shù)據(jù)的處理方案，或許能夠形成相互促進(jìn)和補(bǔ)充的效果。2021年，就有Nature文章（Towards practical applications in quantum computational biology）指出量子計(jì)算在生物醫(yī)學(xué)上的可能性，最好的選擇可能是找到經(jīng)典方法和量子方法之間的協(xié)同作用，量子算法將加速深深扎根于系統(tǒng)量子本質(zhì)的部分問(wèn)題。2023年底，玻色量子與上海交通大學(xué)合作在計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域頂刊JCTC內(nèi)刊的封面上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文，實(shí)現(xiàn)企業(yè)在“量子計(jì)算+生物制藥”領(lǐng)域取得首要研究突破，2024年3月，企業(yè)聯(lián)合華大研究院展開(kāi)探索合作，為量子計(jì)算在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用這一未來(lái)產(chǎn)業(yè)上進(jìn)行專項(xiàng)人才培養(yǎng)。
在人工智能領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為深度學(xué)習(xí)的核心基石，催生了 ChatGPT、Sora 等生成式人工智能應(yīng)用，而現(xiàn)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練主要依賴GPU集群開(kāi)展，存在計(jì)算開(kāi)銷大、周期慢、成本高的缺陷，目前人工智能的研發(fā)已經(jīng)變成了巨型公司之間的“顯卡軍備競(jìng)賽”，許多公司購(gòu)買顯卡的總投資高達(dá)數(shù)百億美元。算力門檻大大限制了通用人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。同樣是Nature文章引用麻省理工學(xué)院物理學(xué)家、谷歌研究員 Hsin-Yuan Huang 的話表示，在機(jī)器學(xué)習(xí)方面，這可能比收集量子測(cè)量作為經(jīng)典數(shù)據(jù)點(diǎn)的系統(tǒng)更具優(yōu)勢(shì)，“我們的世界本質(zhì)上是量子力學(xué)的。如果你想要一臺(tái)可以學(xué)習(xí)的量子機(jī)器，它可能會(huì)更加強(qiáng)大。”
對(duì)于量子計(jì)算的現(xiàn)狀與落地應(yīng)用，文凱博士提出了兩方面觀點(diǎn)：一方面，落地需要量子計(jì)算機(jī)滿足算力需求。目前，很多國(guó)內(nèi)外宣傳的量子比特?cái)?shù)，都是未經(jīng)過(guò)糾錯(cuò)處理的“物理量子比特?cái)?shù)”，可用于計(jì)算的“邏輯量子比特”數(shù)還非常少。當(dāng)可用于計(jì)算的“邏輯量子比特”數(shù)達(dá)到數(shù)百比特規(guī)模時(shí)，并且能計(jì)算具有實(shí)際價(jià)值的問(wèn)題時(shí)，才可能體現(xiàn)出量子的應(yīng)用優(yōu)越性，這也是量子計(jì)算實(shí)用化的關(guān)鍵指標(biāo)。所以這也是各個(gè)技術(shù)路線在努力研究，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)的一個(gè)指標(biāo)。從真機(jī)測(cè)試與真實(shí)場(chǎng)景驗(yàn)證、應(yīng)用探索到應(yīng)用成果、頂刊論文，他們始終在追求實(shí)用化量子計(jì)算的路上。
第二，要實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算+”的實(shí)用化，還需要讓我們各行各業(yè)的客戶明白、接受、并使用上量子計(jì)算這也是一大難點(diǎn)。我們往往不了解用戶的真實(shí)場(chǎng)景需求，用戶可能不了解哪些部分可通過(guò)量子計(jì)算進(jìn)行加速，這就需要我們與用戶之間“雙向奔赴”，彼此加深了解，才能讓量子計(jì)算能充分地與各行各業(yè)的場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)，滿足各行各業(yè)算力需求，才會(huì)迎來(lái)真正的爆發(fā)。
關(guān)注量子計(jì)算中的“矛盾”，與量子計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)
當(dāng)量子之“矛”不斷迭代，當(dāng)未來(lái)可期又充滿疑問(wèn)的量子計(jì)算遇到“物超人”數(shù)年且數(shù)據(jù)價(jià)值急劇攀升的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，就會(huì)碰撞出巨大的火花，正如兩個(gè)具有巨大質(zhì)量的黑洞產(chǎn)生了引力波與輻射，這或許才是值得我們關(guān)注的地方。
量子“矛盾”
以“矛”為先。去年10月，Atom Computing公司已經(jīng)創(chuàng)建了設(shè)計(jì)容量 1225 量子比特的量子計(jì)算平臺(tái)，目前已經(jīng)填充了 1180 個(gè)物理量子比特。研究團(tuán)隊(duì)指出，盡管量子比特的數(shù)量越多并不一定意味著機(jī)器的性能越好，但任何未來(lái)具有容錯(cuò)功能的量子計(jì)算機(jī)都需要至少數(shù)萬(wàn)個(gè)專用的糾錯(cuò)量子比特與可編程量子比特一起工作。緊接著，IBM也在12月發(fā)布了1000量子比特的量子芯片，并預(yù)計(jì)10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)模擬催化劑分子等實(shí)用性工作。隨著對(duì)量子比特的持續(xù)追求，對(duì)于實(shí)踐的優(yōu)越性越來(lái)越近。
而“盾”也應(yīng)運(yùn)而生，數(shù)年來(lái)，NIST已經(jīng)發(fā)布了后量子密碼標(biāo)準(zhǔn)算法，2月21日，蘋果公司宣布對(duì)其iMessage通訊平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，以抵抗未來(lái)可能出現(xiàn)的加密破解技術(shù)。2月20日，新加坡金融管理局發(fā)布指導(dǎo)建議，敦促該國(guó)金融機(jī)構(gòu)為應(yīng)對(duì)量子計(jì)算時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)安全威脅做好準(zhǔn)備。MAS強(qiáng)調(diào)，金融機(jī)構(gòu)在未來(lái)需能無(wú)縫集成后量子密碼學(xué)等技術(shù)，確保抵御潛在量子攻擊時(shí)，核心系統(tǒng)功能不受嚴(yán)重影響。
就在量子計(jì)算的超高算力和量子通信和加密系統(tǒng)的你爭(zhēng)我?jiàn)Z、此消彼長(zhǎng)當(dāng)中，量子計(jì)算才實(shí)現(xiàn)了最大化的持續(xù)發(fā)展。
量子計(jì)算&物聯(lián)網(wǎng)
隨著5G網(wǎng)絡(luò)的普及和6G網(wǎng)絡(luò)的即將到來(lái)，我們正迎來(lái)一個(gè)由大規(guī)模機(jī)器通信驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代。這個(gè)時(shí)代將涉及數(shù)千個(gè)傳感器，它們將共同控制、管理和自動(dòng)化未來(lái)各行各業(yè)的運(yùn)作。同時(shí)，新興的元宇宙概念也對(duì)物聯(lián)網(wǎng)提出了前所未有的挑戰(zhàn)，這不僅體現(xiàn)在必須處理、通信、存儲(chǔ)的海量數(shù)據(jù)量上，還包括了對(duì)數(shù)據(jù)收集、傳輸和處理效率的更高要求。
在這樣的背景下，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)及其運(yùn)營(yíng)商亟需尋找替代方案，以實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的大規(guī)模傳感和數(shù)據(jù)處理。當(dāng)前通信范式下不斷增長(zhǎng)的能源消耗問(wèn)題，也只能通過(guò)創(chuàng)新的高性能增強(qiáng)技術(shù)來(lái)解決。如果物聯(lián)網(wǎng)的傳感、通信、計(jì)算和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量持續(xù)增長(zhǎng)，那么現(xiàn)有的香農(nóng)和圖靈方法的線性發(fā)展可能只能維持幾年。
根據(jù)半導(dǎo)體研究公司（SRC）的預(yù)測(cè)，到2040年，全球的能源生產(chǎn)將需要處理和存儲(chǔ)相應(yīng)數(shù)量的傳感數(shù)據(jù)。因此，量子技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，特別是在先進(jìn)傳感和通信操作方面的潛力，已經(jīng)開(kāi)始受到業(yè)界的關(guān)注。量子技術(shù)能夠提供超越經(jīng)典傳感技術(shù)限制的新方法，特別是大規(guī)模傳感場(chǎng)景（如元宇宙、觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人/協(xié)作機(jī)器人等）。
量子技術(shù)提供的糾纏等新資源，能夠產(chǎn)生完美分布的私有隨機(jī)性，這對(duì)于量子傳感、計(jì)算和通信領(lǐng)域的挑戰(zhàn)來(lái)說(shuō)是非常寶貴的。此外，量子計(jì)算和量子傳感的能力，使得量子通信網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)在本地分配資源，并將資源轉(zhuǎn)移到云端，從而提供獨(dú)特的附加值。量子安全和糾纏技術(shù)進(jìn)一步確保了即使在公共云環(huán)境中，信息論的安全和隱私也能得到保障。因此，實(shí)現(xiàn)量子物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)具有至關(guān)重要的意義。
此外，量子計(jì)算可以顯著增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)功能，特別是在需要復(fù)雜計(jì)算（例如優(yōu)化和高級(jí)加密）的領(lǐng)域。例如，量子算法可以更有效地處理大量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集，從而實(shí)現(xiàn)更有效的決策。在智慧城市領(lǐng)域，量子物聯(lián)網(wǎng)可以帶來(lái)更高效的城市規(guī)劃和管理。在醫(yī)療保健領(lǐng)域，它可以更快地分析患者數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)確的診斷。物流和供應(yīng)鏈管理還可以通過(guò)量子增強(qiáng)型物聯(lián)網(wǎng)解決方案從優(yōu)化路線和庫(kù)存管理中受益。
雖然潛力巨大，但量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能可能會(huì)使當(dāng)前的加密方法變得過(guò)時(shí)，從而對(duì)數(shù)據(jù)隱私構(gòu)成威脅。
關(guān)注量子科技產(chǎn)業(yè)鏈
量子科技一直以來(lái)都是國(guó)外“卡脖子”最嚴(yán)重的領(lǐng)域，不管是人才的培養(yǎng)，還是有關(guān)原料零部件的購(gòu)買，又或是相關(guān)的學(xué)術(shù)交流，我們面臨的是全面的封鎖。
產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定與安全雖然是老生常談，但是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，鏈條當(dāng)中的任何環(huán)節(jié)變動(dòng)和缺失，都將對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)造成巨大的影響。以軟件為例，就在3月底，xz供應(yīng)鏈投毒引爆了整個(gè)軟件和安全行業(yè)，三年潛伏，一朝投毒，只差一點(diǎn)就影響全球各大linux發(fā)行版的sshd。在混源（開(kāi)源與閉源共存）軟件時(shí)代，保障供應(yīng)鏈安全已經(jīng)成為了軟件安全的長(zhǎng)期要求。硬件面臨的問(wèn)題更加明顯，從最早的高級(jí)GPU禁運(yùn)，到后期高級(jí)一些的算力就可能遭遇限制，“卡脖子”從此前的暗暗卡，到明著卡，甚至陰著卡。大力推廣量子科技的IBM，從2022年開(kāi)始，他們的云服務(wù)也對(duì)中國(guó)IP進(jìn)行了限制。
近期霸占熱搜榜的小米SU7，其供應(yīng)鏈也被迅速扒出。而量子科技所需的產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈，顯然也受到了整個(gè)行業(yè)的關(guān)注與競(jìng)爭(zhēng)威脅。
量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)上游主要包含環(huán)境支撐系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、各類關(guān)鍵設(shè)備組件以及元器件等，是研制量子計(jì)算原型機(jī)的必要保障。量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)中游主要涉及量子計(jì)算原型機(jī)和軟件，其中原型機(jī)是產(chǎn)業(yè)生態(tài)的核心部分。量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)下游涵蓋量子計(jì)算云平臺(tái)以及行業(yè)應(yīng)用，處在早期發(fā)展階段。
產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈當(dāng)中的“自主”“國(guó)產(chǎn)”，一方面是為了應(yīng)對(duì)國(guó)際環(huán)境的影響，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；另一方面，也彰顯了我國(guó)各企業(yè)在研發(fā)當(dāng)中的信心與決心。在目前開(kāi)源軟件火遍全球，混源軟件成為主流的情況下，即使完全使用開(kāi)源軟件，也能夠搭建整套生產(chǎn)環(huán)境和應(yīng)用系統(tǒng)。量子科技這類硬核產(chǎn)業(yè)則有所不同，很多工業(yè)加工、精密制造、苛刻的環(huán)境提供，背后都是團(tuán)隊(duì)進(jìn)行不計(jì)其數(shù)的參數(shù)摸索、以及與學(xué)術(shù)和研究機(jī)構(gòu)緊密合作。此種涌現(xiàn)的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)鏈可控，就顯得彌足珍貴。
目前，國(guó)內(nèi)量子產(chǎn)業(yè)處在高速自主創(chuàng)新發(fā)展階段，國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)也相繼在提升量子計(jì)算機(jī)性能的同時(shí)，不斷提升核心部件的國(guó)產(chǎn)化比例，此外，相關(guān)國(guó)產(chǎn)量子云平臺(tái)也為企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)接觸量子計(jì)算提供了便利。
文凱博士介紹，玻色量子自研的100計(jì)算量子比特相干光量子計(jì)算機(jī)真機(jī)——“天工量子大腦”已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核心器件完全國(guó)產(chǎn)化，今年4月將發(fā)布數(shù)百量子比特相干光量子計(jì)算商用機(jī)。此外，自研了具備完整可編程能力的光量子測(cè)控一體機(jī)“量樞”，以及光量子計(jì)算專用光纖恒溫控制設(shè)備“量晷”。
他表示，把握量子計(jì)算的技術(shù)核心到自己的手里，具備量子計(jì)算核心器件、關(guān)鍵組件的自主研發(fā)硬科技實(shí)力，真正實(shí)現(xiàn)從理論公式到工程化制造的全鏈路自主創(chuàng)新最為重要。
寫在最后
隨著量子科技的飛速發(fā)展，我們已經(jīng)站在了一個(gè)新時(shí)代的門檻上。量子計(jì)算的實(shí)用化不僅是技術(shù)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)，更是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)格局的一次深刻變革。在這個(gè)過(guò)程中，我們需要更加關(guān)注量子計(jì)算技術(shù)的實(shí)用性和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，推動(dòng)量子科技與各行各業(yè)的深度融合，以實(shí)現(xiàn)真正的“量子優(yōu)勢(shì)”。同時(shí)，我們也應(yīng)認(rèn)識(shí)到量子科技產(chǎn)業(yè)鏈的自主性和國(guó)產(chǎn)化對(duì)于國(guó)家安全和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要性。
總之，量子計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合將為我們打開(kāi)一個(gè)全新的世界，帶來(lái)前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在這個(gè)充滿無(wú)限可能的領(lǐng)域中，我們應(yīng)積極布局，探索量子科技的潛力，為建設(shè)一個(gè)更加智能、高效和安全的未來(lái)社會(huì)而努力。
參考內(nèi)容：The quantum DecadeChawla D, Mehra P S. A survey on quantum computing for internet of things security[J]. Procedia Computer Science, 2023, 218: 2191-2200.量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)告https://wfiot2023.iot.ieee.org/quantum-internet-things
