21世紀經濟報道記者駱軼琪 廣州報道

無論從產業發展還是投融資視角看，全球的量子計算都處在競速發展態勢中。

中國信通院發布的《量子信息技術發展與應用研究報告（2022年）》指出，量子計算是迄今已知的，可以提供與當今計算機相比，運算處理能力指數級加速的唯一計算模型。

在此前召開的中央經濟工作會議中，也提出加快對量子計算等前沿技術研發和應用推廣。

近兩年來，量子信息領域投融資呈現爆發式增長趨勢，2020年和2021年投資金額分別達7億美元和14億美元，超過2010-2019共十年的總和。市場投資高度集中在量子計算領域，其中又以量子計算系統硬件制造企業最受追捧。

身處其中的公司在積極推進硬件和生態搭建進程。近日，量旋科技發布重點布局的超導量子計算體系產品，包括超導量子芯片少微、超導芯片EDA軟件天乙和超導量子測控系統織女星等。

受訪時量旋科技創始人&CEO項金根介紹，量子計算將應用在經典計算能力不夠的場景中，目前預計可以應用在三大方向。量子計算的相關軟硬件也在同步推進，以期逐步完善生態建設。

當然行業依然處在量子計算的早期發展階段。信通院認為，量子計算機研發已經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，大規?？扇蒎e通用量子計算機仍是需要長期探索和努力的目標，量子計算領域的發展與競爭也將是一場科技馬拉松。

量子計算持續競合

當前階段，量子計算正處在從硬件到軟件和應用生態不斷探索的發展態勢中，硬件是基礎，軟件生態是落地拓維的關鍵。

信通院認為，量子計算硬件技術主要分為兩大類：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。量子計算硬件研發目前處于各種技術路線并行發展和開放競爭階段。

其中，超導量子計算路線技術突破較快，以巨頭IBM為代表。第三方機構光子盒指出，IBM公司引領著全球超導量子計算的技術發展，可以預見，超導路線在IBM的帶領下，未來3年仍將持續領跑其他技術路線，但同時，該技術路線仍有很多困難要克服，更遠的將來是否會繼續保持領先地位仍未可知。

從產業鏈角度看，上游硬件環節中，量子芯片的市場規模相對高。據介紹，此次量旋科技發布的量子芯片“少微”，是一款標準化、量產型的高性能量子芯片，具有高Qi值、長比特壽命、穩定性高等特點。

量旋科技CTO孟鐵軍表示，量旋科技在超導量子芯片方面已經完成了從芯片設計、制造、封裝、測試到芯片產品交付的全流程覆蓋，擁有專用的量子芯片生產線。同時發布設計自動化軟件“天乙”，這是一款基于Web端的量子芯片EDA軟件。

項金根向21世紀經濟報道記者表示，量子芯片與半導體芯片有著很大不同。其中最大的不同在于，量子芯片本質是模擬性質的芯片，半導體芯片則是數字芯片。當中用到的元器件有較大差別，此外真實的數據處理信號區別也很大。

“最大差別還是在于元器件。舉例來說，經典芯片中的大部分元器件是晶體管（如二極管、三極管、電容、電阻等）；超導芯片最主要的核心部件是一些超導線路，其中有電容、電感，核心關鍵部件是約瑟夫森結，這是半導體中沒有的?！彼M一步指出，量子芯片上的元器件、工作原理、信號等都與半導體芯片千差萬別。

從具體計算過程來看，項金根介紹，半導體芯片或者典型計算芯片類型CPU，上面的真實物理承載是電子晶體管，由這些晶體管組成的邏輯運算門，比如乘法器、多媒體器件等執行運算。而超導量子芯片的經典比特0和1反而是虛的、由電壓組成，當電路信號、電壓信號，流過邏輯門后，電壓發生變化，就實現了計算?！斑@個角度看，超導芯片和半導體芯片有很大差異。超導芯片最主要集成的是比特，而不是運算的邏輯門?！彼m稱。

至于自建量子芯片產線的原因，項金根指出，當前量子芯片還沒有達到半導體芯片已經實現可穩定量產的狀態?！艾F在量子芯片在快速迭代過程中，每代產品有很大差別，在研發過程中會有很大改進，這倒逼我們要有自己的芯片生產線和生產中心，那么任何芯片改動都可以很快把硬件產品制造出來。有了自己的芯片，芯片產品也可以做到很快響應銷售，根據客戶需求快速生產?！?/p>

也正因為當前所處的產業階段，量子芯片實際上距離半導體芯片面臨的摩爾定律走向失效類似情形還很遠。

項金根告訴記者，當前工藝技術還不是量子芯片面臨的主要問題，關鍵其實在于工藝穩定性，其次重要的是比特門保真度?！氨忍亻T保真度提高，需要工藝同步提升，這不是指良品率，而是比如噪聲隔絕、缺陷降低等方面，這是一個綜合的工程型問題?！?/p>

應用生態場景探路

在硬件能力構建過程中，軟件生態的重要性不可忽視。實際上這更會決定硬件產品走到多遠。

項金根在受訪時分析，在經典計算機已經做到很好的行業，量子計算機不太會參與，當然可能會在經典計算機算力不太夠的地方、亦或是解決不了問題的時候發揮作用。

應用場景主要分為三類方向：與微觀世界相關的計算、人工智能、優化問題的計算。

具體看，微觀世界相關的計算，包括藥物分子性質的計算、模擬、仿真，新化工化合物合成，催化劑研究等。當然這里是指應用方向，而不能說完全已經落地。

至于人工智能中的人們方向深度學習、神經網絡等，其框架的本質，是與矩陣計算相關，而量子力學門電子模型也是用矩陣計算，二者應用十分契合。因此判斷量子計算今后可以在人工智能方面發揮很大作用。

優化問題則包括生活中廣泛存在的計算需求，如金融科技領域做投資組合的收益計算，期權和衍生品定價，甚至風險控制模型等。

“需要提醒的是，不同應用需要對應不同的量子計算規模，只有等量子計算機的量子比特達到一定規模后，應用才能真正落地到商業場景中?！表椊鸶a充道，當前量子比特還比較少，因此應用的場景多以科研探索類為主。

前述報告中，信通院也指出，量子計算應用需要直面與經典計算的算力競爭，只有明確展示量子優越性，量子計算應用案例的價值才能夠覆蓋其研制、開發和應用的高額成本。換言之，量子計算應用關注的不止是能用在哪里，而更是能在哪里明確體現出指數級（至少是多項式級）計算加速優勢。根據現有公開信息可以審慎地認為，量子計算應用仍處于原理性與可行性驗證的探索階段，尚無實質性突破和里程碑式發展。

因此在商業化探路進程中，量旋科技還推出了小型量子計算機，可以面向學校、科技發燒友等群體推進。

據介紹，量旋科技此次推出新一代便攜式核磁量子計算機——雙子座Mini pro和三角座Mini。相比前代產品，雙子座Mini pro在保持產品尺寸和重量不變的情況下，大幅提高了量子計算性能，特別是量子門保真度，將單比特門保真度從99%提升到99.6%，雙比特門保真度從98%提升到99.3%。

當然這里的小型量子計算機并非遠期目標中提到的通用量子計算機。項金根介紹，真正的通用量子計算機多指可以容錯、可編程的產品類型，目前行業預估會在2030年左右推出。當前行業還處在中等規模量子計算（簡稱NISQ）時期，與大眾期望可能存在一定差距。

“我們推出便攜式核磁量子計算機的初衷，是讓每個學生都能接觸到量子計算教育，讓量子計算機不再僅僅存在于科幻中，而是成為人人都能擁有的機器?！彼m稱，

這些都需要通過生態建設串聯起來。項金根介紹，對此量旋科技主要在軟件方面進行籌措，此次公司發布了量子軟件編程框架SpinQit，這可以公司搭建的量子計算云平臺金牛座互相支撐，形成生態共建。

“軟件生態建設需要時間。除了軟件開發之外，我們也在積極把SpinQit和硬件設備結合起來，小型量子計算機設備也可以通過軟件操作，是生態中的一環，希望把更多客戶鏈接到我們的軟件生態中?！彼m稱。

從長期角度看，項金根分析，要實現量子計算機發展的遠期目標，還需要進一步的技術突破。這其中要面對的最終瓶頸是可容錯的量子糾錯，實現容錯計算后，量子計算機才能真正應用在各行各業。之前還需突破的小瓶頸，則包括如比特數更多、保真度更高等，超導量子計算機體積較大，還需要進一步推動小型化。