当前,新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图、重塑全球经济结构,以量子信息、人工智能等为代表的新兴技术不断取得突破,给世界带来了巨大影响甚至是革命性的变化。
尤其是量子信心技术,已引起了中国、美国、日本、欧盟等全球主要国家和地区的高度重视,各方通过出台政策、投入资金、成立研究机构等手段,加大对量子科技的规划布局和支持力度,谋求量子信息技术全球领先地位。
我国在量子信息领域的研究和应用起步较晚,但发展迅速。根据中国互联网协会发布的《中国互联网发展报告(2022)》的数据显示,2021年我国数字经济规模增至45.5万亿元,总量稳居世界第二,量子信息等新兴技术跻身全球第一梯队。
目前我国量子企业已经超过77家,这77家企业分布在量子计算、量子通信和量子测量三大领域,涵盖了产业链上下游各类企业。斯百德产业研究院的《2022量子产业发展报告》表明,我国量子产业各赛道占比中,量子通信企业占比42%,量子计算企业占比31%,量子测量企业占比18%。
这些企业有的专注单一领域,也的有兼顾多个领域,如国盾量子和启科量子专注量子计算和量子通信领域、中科酷原专注量子计算和量子传感领域等,多领域布局也彰显了这些公司的研发实力和创新能力。
备受关注的量子计算
量子计算是量子信息领域的关注焦点,量子计算机研发已经成为全球各主要国家在前沿科技领域攻关突破的重点方向之一。
量子计算的发展分为3个阶段,分别是组件量子计算(CQC)、含噪声中等规模量子计算(NISQ)和容错量子计算(FTQC),当前我们正处于NISQ阶段,量子计算优越性已经得到实验验证,但尚未达到通用的程度。当下很多量子公司正让量子计算技术走出实验室,打造量子计算工程机成为重要实现手段。
量子计算工程机是指将各分立系统通过总体设计和集成开发,完成量子计算机的系统模块化、操作便捷化,实现量子计算机走出物理实验室,并能由量子程序开发人员独立完成操控的量子计算设备。
国内量子计算工程机推出
近年来,国外量子计算公司如谷歌、IBM、IonQ等均陆续推出了量子计算工程机。国内量子计算企业起步较晚,鲜少有工程机方面的进展,但近期也有好消息公布。
前文中提到的专注量子计算和量子通信两大领域的启科量子,推出了其离子阱量子计算工程机天算1号,可实现离子阱量子计算机硬件工程化、操作界面智能化,也意味着我国量子计算初创公司在原子型量子计算机的研发过程中,迈出了从关键技术突破、实验室研发、原理样机研制,进展到产品工程化的关键一步。
该工程机由工作环境控制系统、离子阱系统、光学系统、电子测控系统四大系统构成,每个系统由若干模块组成,各个模块通过插箱方式实现了与整机系统上的互联,极大提升了模块更换的灵活性。人机交互界面设计,降低了量子计算机的操作复杂性,使过去只能在专业原子物理实验室完成的实验操作化繁为简,拓宽了量子计算机的使用者范围。
离子阱量子计算工程机外观图
目前该工程机已获得来自量子信息、原子物理、光电子学等领域知名专家的认可并通过了评审鉴定,专家表示该工程机是国内首台离子阱量子计算工程机,其综合工程化水平已经进入国际先进行列,其研制工作属于0到1的突破,对于推动我国在量子计算领域的实用化和拓展量子计算的产业生态具有开创性的意义。
自主研发 掌握核心技术
当前,科技创新成为国际战略博弈的主要战场,实践经验告诉我们,没有核心技术,就没有话语权,而关键核心技术要不来、买不来、讨不来,要靠自力更生掌握在自己手中,才不会受制于人,不会被“卡脖子”。
当下量子计算多种技术路线并存发展,我国企业已经布局离子阱、超导、光量子、半导体等路线,并逐渐缩小与欧美国家的差距,但是产业应用有待进一步探索,需要在金融、制药、人工智能和汽车等行业实现关键实用化应用场景的突破落地,这也需要量子企业、高校、科研机构的协同开展基础科学研究、关键核心技术和产业共性技术攻关、软硬件工程研发、应用场景探索和产业生态构建培育,促进量子计算科技成果转化和产业化。
掌握核心技术,关键在于人才。尽管量子计算机实现全面实用化需要很长时间,但量子计算人才的培养刻不容缓,目前全球都面临着量子计算领域高水平科研人员和工程研发人才紧缺的现实问题。这一方面需要国内高校布局量子计算学科建设,培养专业人才;另一方面要加强海外人才引进,吸引和鼓励在量子科技领域已取得较好成绩的海外优秀学者回国;同时,量子科技公司也要慧眼识人、人尽其才、才尽其用,真正发挥人才优势。
量子计算领域的竞争日趋白热化,也期待国内学术界、产业界能在国际舞台上发出更多声音,掌握话语权。
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