每日經濟新聞 2024-12-11 21:17:07
近日，谷歌成功研發新一代量子計算芯片Willow，引發馬斯克等科技大佬點贊。該芯片尺寸僅4平方厘米，內建105個量子位元，在RCS基準測試中表現優異。實際上，中國在量子計算領域也取得一定成果，如實現“量子計算優越性”等。不過，相關專家指出，目前，量子計算仍處于早期發展階段，距離商業化還有很長的路要走。
每經記者 朱成祥 張寶蓮 每經編輯 陳俊杰
近日，谷歌披露其成功研發新一代量子計算芯片Willow，芯片尺寸僅4平方厘米，內建105個量子位元（Qubit）。在“隨機電路取樣”（RCS）基準測試中，全球第二快超級電腦Frontier需耗時“10的25次方”年才計算好的答案，Willow不到5分鐘就能完成。
谷歌的成功，也引發馬斯克、奧特曼等科技大佬點贊。
12月11日，國盾量子的量子計算負責人王哲輝對《每日經濟新聞》記者表示：“（這是）一個很牛的科技進展，說明我們離可以糾錯的量子比特應該不太遠了，但量子計算是一個漫長的征程，如何用這樣的量子比特做出‘能用’的量子計算機依舊是件極為不容易的事。”
谷歌表示，Willow可以成倍地減少錯誤，這破解了該領域近30年來一直追求的量子糾錯的關鍵挑戰。
對于谷歌此次在量子計算領域取得突破性進展的意義，王哲輝表示：“這次，谷歌使用隨機電路采樣RCS基準測試來衡量Willow的性能。它是目前可在量子計算機上進行的最難的經典基準測試。Willow在五分鐘內完成了一項標準基準計算，而當前最快的超算之一Frontier完成同樣計算需要10萬億億年。這一成果進一步體現了量子系統相對于傳統計算機的巨大計算優勢。”
王哲輝補充說：“Willow實現了隨著比特數的增加，錯誤率反而指數級下降。谷歌測試了從3×3、5×5到7×7不同大小的量子比特網格。這是超導量子系統上實時糾錯的首次成功案例之一，提升了量子計算機的可靠性。”
據頭豹研究院報告，量子計算可分為量子比特、量子門、量子算法、量子糾錯、量子通信、量子仿真和量子編碼等。由于量子比特極度脆弱，容易受到環境中的噪聲和干擾，因此量子糾錯是量子計算中重要的一環。
王哲輝也認為：“量子計算的潛力在于能夠在某些特定任務上超越經典計算機，顯著提高計算速度。但量子比特不可避免地會受到環境噪聲的影響而出錯，通常在量子計算中，使用的量子比特越多，發生的錯誤就越多。所以，對于規模化的量子比特系統，通過量子糾錯來保證整個系統的正確運行是必然要求，也是當下量子計算走向實用，能提供真實有用的算力所面臨的主要挑戰。”
王哲輝認為：“一般來說，國際學術界設定了三個里程碑。第一步是實現‘量子計算優越性’；第二步是實現專用量子模擬機；第三步是在量子糾錯的輔助下實現可編程通用量子計算機。”
頭豹研究院報告顯示，2020年，中國科學技術大學潘建偉院士、陸朝陽教授組成的研究小組在76個光子量子計算原型機上完成了“高斯玻色采樣”計算，計算速度要比超級計算機快100萬億倍，從而實現“量子計算優越性”。
2021年，中國可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”問世。
本源量子方面向《每日經濟新聞》記者提供的資料顯示，本源量子已向海外首次銷售中國自主量子算力。向海外銷售的中國自主量子算力為中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”。
在量子計算機方面，國盾量子參與“巢湖明月”超量融合計算中心項目、協助中電信量子集團構建“超算-量子計算”混合計算架構體系，探索“超量融合”技術發展等。
頭豹研究院認為：“通過中美量子計算產業基礎對比發現，美國在量子計算領域的科研基礎、政府活動、私營企業參與度和技術成果上均表現出明顯優勢。中國在部分領域有所進步，但在整體上仍需加強。未來隨著基礎研究提升、企業創新能力增強，中國量子計算市場規模在世界占比有望從2023年的15.1%上升至2028年的17.2%。”
王哲輝向記者表示：“我們始終強調，量子計算前途光明，但目前產業還是早期的階段。”
王哲輝說：“從節奏上看，預計未來3年至5年，實現數百至上千個量子比特的相干操縱，解決量子化學、新材料設計、優化算法等問題，實現可擴展的量子糾錯；未來10年至15年，在量子糾錯的基礎上，實現具備基本功能的通用容錯量子計算機，探索密碼分析、大數據分析等應用。概言之，目前依舊處于量子計算早期發展和產業化初期階段，距離商業化還有很長的路要走，需產學研界的長期努力。”
量子計算產業鏈方面，據頭豹研究院報告，量子計算行業產業鏈上游為環境與測控部分，主要包括量子比特測控系統（測控系統整機、低溫微波器件、線纜、激光器和探測器）、量子比特環境（GM/脈沖管制冷機、稀釋制冷機、真空系統）、芯片（設備與加工制造）、其他（材料）；產業鏈中游為硬件整機制造與軟件，主要包含整機制造（超導、離子阱、光量子、中性原子、半導體和其他）和系統與應用軟件開發；產業鏈下游為運營和應用環節，主要包含云平臺以及行業應用。
頭豹研究院行業分析師馬天奇告訴《每日經濟新聞》記者：“制冷機是環境實現核心裝備。隨著量子計算比特數量規模和操控精度的進一步提升，環境將面臨更高的要求。稀釋制冷機能夠支持數千比特量級的布線和低溫制冷，是量子計算的核心裝備（主要用于超導和硅半導體路線）。”
稀釋制冷機，正是構建超導量子計算機的關鍵核心設備，其用來為超導量子計算芯片提供接近絕對零度的超低溫環境。
王哲輝介紹：“近年來包括國盾量子在內的國內科研機構和企業依靠自主研發，國產稀釋制冷機技術達到國際先進水平。”
據了解，這幾年國盾量子在量子計算領域，主要是攻關超導量子計算機的核心器件，包括室溫電子學系統、稀釋制冷機等，也提供量子計算云平臺等相關服務。
本源量子則表示，其為中國目前交付超導量子計算機整機數量最多的公司，擁有國內唯一一條自主超導量子計算機制造鏈。
封面圖片來源：視覺中國-VCG111482059272
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