在《流浪地球》的背后：量子计算热度堪比“太空竞赛”

       随着电影《流浪地球2》的热播中，在电影里面我们看到现在的科技已经非常的先进，可以体验到科技已经拥有超强算力和自我意识的量子计算机 MOSS（原名 550W）已经引发巨大关注。MOSS 可以被视为一台通用量子计算机，它的算力惊人，能计算出地球将遭遇多次危机，可实现全球复杂计算资源融合与调度，以满足数万座发动机协同运作的需求，并支撑“数字生命”计划。

　　尽管量子技术行业在全球表现出繁荣，不过在科学家看来，我们仍处于量子计算的早期阶段，还有诸多物理限制亟待突破。科幻电影中描绘的场景可能短期内很难实现。

　　“没有人敢许诺这种电影场景在现实中兑现的时间，这会是一个很长的过程，能给出时间表的都是在画饼。”一位量子物理科学家告诉第一财经记者。

　　“量子计算机的潜力与围绕它们的‘炒作’一样大。构建低位量子比特数很容易进行经典的量子模拟，关键在于需要关于这些量子比特质量的技术信息。”日内瓦大学量子密码学专家、IDQuantique 联合创始人尼古拉斯·吉森（Nicolas Gisin）教授对第一财经记者表示。

　　由于量子计算拥有的巨大潜能，吸引了全球上百家量子计算公司竞相投入量子计算机的开发。各国政府也在量子计算领域展开一场“太空竞赛级别”的争夺。

中国实现量子计算机整机交付能力

　　日前，安徽省量子计算工程研究中心相关人士透露，合肥本源量子已研发出多台中国量子计算机，并成功交付一台量子计算机给用户使用。该量子计算机的成功交付使我国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。这是我国继实现“量子优越性”之后，又一次确立了在国际量子计算研究领域的领先地位。

　　“全球有 100 多家量子计算公司投入了巨大的人力物力进行研制，加拿大的量子计算公司 2011 年出售了其第一个量子计算机，美国 IBM 公司在 2019 年将其商用量子计算机交付部署，中国公司本源量子的量子计算机在 2021 年就已交付用户。”据介绍，量子计算机已经成为各国竞争的焦点之一，越来越多的研究单位和大型公司企业的加入，将加速可实用化通用量子计算机研制的进程。

　　第一财经记者查阅公开信息发现，自 2020 年以来，本源量子利用量子计算平台，在生物医药、金融等领域已经开发出一系列的算法，应用于检测试剂的开发以及金融投资等产品。

　　另一家国内量子技术上市公司国盾量子近日也宣布完成了一台“祖冲之二号”同等规模超导量子计算原型机的搭建，并将上线国盾量子计算云平台，为用户提供真实量子计算设备，探索量子计算产业应用。

　　据公开信息，“祖冲之二号”计算复杂度比谷歌公开报道的 53 比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了 6 个数量级。

高质量操控量子比特数是关键

　　尽管今天的量子计算机还不够可靠，但硬件和软件的快速发展正在推动着行业的进步。在去年 8 月百度的一场量子开发者大会上，中国科学院物理研究所研究员、北京量子信息科学研究院院长向涛院士表示：“当前量子计算比较可靠，操控的量子比特数大约在 100 个量子比特。今后将逐渐达到几千、几万、几十万、几百万，甚至更高的水平。”

　　向涛称，如果对未来做一个展望，乐观估计，2040 年左右，量子信息技术及应用将全面进入高速发展阶段，也将成为人类征服自然的一个新的里程碑。

　　“克服通往大规模量子计算机道路上的技术挑战将取决于扩展量子系统中量子比特数量的能力，就像现代经典计算机依赖于超导芯片中晶体管数量的增长一样。”美国华盛顿特区智库“数据创新中心”（Centre of Data Innovation）高级人工智能政策分析师奥马尔（Hodan Omaar）表示，“中国近期取得的突破，表明中国在量子技术发展道路上迈出了重要一步。”

　　奥马尔还表示，投资量子计算相关应用有助于促进该技术长期用例的开发，从而提高竞争力。

　　“未来几年内，量子技术在硬件和软件都会有突破，在量子计算和超算融合等方面也可能有进展。”国盾量子调控技术部负责人王哲辉对第一财经记者表示，“目前量子计算机都是在原型机的阶段，即使是第一梯队的计算机也只能解决特定问题，距离通用化使用还具有较大距离。从量子计算技术发展的进程来看，量子计算优越性实验的下一步是实现量子纠错，在未来4~5 年内解决特定的具有重大意义的物理问题、化学问题、医药问题等，在密码破解、金融、气象等各领域发挥作用。”

全球资本推动，需警惕泡沫

　　全球政府和民间资本的注入也推动了量子技术发展的热潮。中国和美国作为两个科技大国，在量子技术领域正并驾齐驱。两个国家的政府都在量子技术的投入上不惜重金。

　　金融公司 Serendipity Capital 首席执行官兼创始合伙人褚德臣（Rob Jesudason）在一篇署名文章中援引麦肯锡咨询公司的报告称，在全球量子计算领域近 300 亿美元的公共资金中，中国投入的公共资金占了一半。

　　美国国防高级研究计划局（DARPA）本周也发布了针对“未被充分探索的实用规模量子计算系统”（US2QC）的项目招标，选择了包括微软、Atom Computing 和 PsiQuantum 在内的三家公司，聚焦原子计算（Atom Computing）、光子量子计算（PsiQuantum）和拓扑量子计算（微软）三项技术。

　　不过这一决定在业内人士看来有些意外。日内瓦大学的吉森教授对第一财经记者表示：“DARPA 选择的项目都有非常高的风险和投机性，因为这些技术现在都还远未实现。”

　　在欧洲方面，德国航空航天中心最近宣布与五个商业和学术组织建立合作伙伴关系，未来四年内建造量子计算机原型机；英国量子计算初创公司 Quantinuum 和日本三井物产公司去年 10 月也宣布在亚太地区合作开发量子应用程序；法国量子计算公司 Pasqal 近期获得了高达 1 亿欧元的融资，刷新了量子计算领域欧洲单笔融资的纪录。

　　当今量子技术领先的国家已显现出整体量子生态系统。例如，英国国家量子技术计划有超 10 亿英镑的投资，以促进工业界、学术界和政府之间的合作。在加拿大，滑铁卢大学的量子计算研究所已成功分拆出 17 家量子初创公司。在私人投资方面，美国和欧盟占据主导地位，分别有超过 50 家量子计算初创公司。

　　“美国量子计算参与主体丰富，包括谷歌、IBM 等巨头公司，也有小而美的初创企业，政府支持产学研深度合作，并将量子技术提到了法案的级别来重视，同时，美国有很好的工业产业基础。”王哲辉对第一财经记者表示，“若以量子计算优越性指标衡量，欧盟的量子计算暂时处于全球第二梯队。但是，欧盟和美国构建的利益共同体几乎垄断了现有的成熟量子计算制造研发生产供应链，有理由相信欧盟在量子计算技术上也会奋起直追。”

　　疯狂的投资也催生了泡沫。例如美国超导量子技术厂商 Rigetti 公司曾有“第一量子计算公司”之称，2022 年 3 月在纳斯达克上市。但最近 30 个交易日，普通股股价持续低于 1 美元，公司收到了纳斯达克的退市警告。该公司原计划在今年年初推出 84 量子比特量子计算机。

　　在王哲辉看来，未来对于普通投资机构而言，量子技术有不少可以投资的热点。“从国际的情况看，基础的硬件发展是投资的重点，对能连接量子计算机的云平台和基于此开发的各类应用领域的探索可能会是一个投资点。”他对第一财经记者表示。