2024上半年全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望

量子信息年度系列報(bào)告序言引領(lǐng)量子時(shí)代，共鑄產(chǎn)業(yè)未來(lái)在過(guò)去的半年里，全球量子計(jì)算領(lǐng)域在各方面取得了多項(xiàng)進(jìn)展和突破，這些成就正在引領(lǐng)人類(lèi)進(jìn)入一個(gè)前所未有的計(jì)算時(shí)代。2023年無(wú)疑是生成式人工智能模型蓬勃發(fā)展的一年，卻也是量子產(chǎn)業(yè)的短暫寒冬。隨著經(jīng)濟(jì)逐漸復(fù)蘇，2024上半年量子產(chǎn)業(yè)開(kāi)始回暖，取得了多項(xiàng)進(jìn)展。在量子芯片技術(shù)方面，多元發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵動(dòng)力。各國(guó)在超導(dǎo)、離子阱、中性原子、光子和半導(dǎo)體等多種技術(shù)路線(xiàn)上投入了巨大支持，形成了各具特色的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，尤其是中性原子路線(xiàn)取得了多項(xiàng)突破。量子計(jì)算云平臺(tái)不斷添加新功能、新工具、新業(yè)務(wù)，逐步降低量子計(jì)算的使用門(mén)檻和成本，為用戶(hù)提供更為便捷的服務(wù)。這一進(jìn)步將使得更多行業(yè)和領(lǐng)域能夠充分利用量子計(jì)算的能力，推動(dòng)其應(yīng)用范圍和影響力的不斷擴(kuò)大。然而，我們也不得不面對(duì)2024上半年量子計(jì)算行業(yè)融資活動(dòng)仍未回歸原有水平的現(xiàn)實(shí)。全球經(jīng)濟(jì)情況不佳，融資筆數(shù)縮減，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)在量子領(lǐng)域日趨激烈...最后，在當(dāng)前挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的時(shí)刻，我們依然對(duì)2024下半年量子計(jì)算行業(yè)的前景抱有堅(jiān)定的信心與美好的期待。展望未來(lái)，量子技術(shù)的突破與應(yīng)用將繼續(xù)推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。讓我們團(tuán)結(jié)一致、共同努力，攜手邁向量子計(jì)算新時(shí)代，見(jiàn)證這一前沿領(lǐng)域的蓬勃崛起與無(wú)限可能。光子盒研究院QUANTUMCHINA院長(zhǎng)201本報(bào)告體現(xiàn)的內(nèi)容和闡明的觀點(diǎn)力求獨(dú)立、客觀，本報(bào)告中的信息或所表述的觀點(diǎn)均不構(gòu)成投資建議，請(qǐng)謹(jǐn)慎參考。02本報(bào)告旨在梳理和呈現(xiàn)2024上半年內(nèi)全球范圍內(nèi)量子細(xì)分技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)生的重要事件，涉及數(shù)據(jù)及信息以公開(kāi)資料為主，以及對(duì)公開(kāi)數(shù)據(jù)的整理。并且，結(jié)合發(fā)布之時(shí)的全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對(duì)短期未來(lái)可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行預(yù)判描述。03本報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注2024年1月1日至2024年6月30日間量子細(xì)分行業(yè)發(fā)生的相關(guān)內(nèi)容，以當(dāng)?shù)貢r(shí)間報(bào)道為準(zhǔn)，以事件初次發(fā)布之時(shí)為準(zhǔn)。對(duì)同一內(nèi)容或高度相似內(nèi)容的再次報(bào)道，若跨半年度，不視為2024上半年發(fā)生的重要事件。04本報(bào)告版權(quán)歸ICVTA&K和光子盒所有，其他任何形式的使用或傳播，包括但不限于刊物、網(wǎng)站、公眾號(hào)或個(gè)人使用本報(bào)告內(nèi)容的，須注明來(lái)源（2024上半年全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望[R].ICVTA&K&光子盒.2024.09）。本報(bào)告最終解釋權(quán)歸光子盒所有。05任何個(gè)人和機(jī)構(gòu)，使用本報(bào)告內(nèi)容時(shí)，不得對(duì)本報(bào)告進(jìn)行任何有悖原意的引用、刪減和篡改。未經(jīng)書(shū)面許可，任何機(jī)構(gòu)和個(gè)人不得以任何形式翻版、復(fù)制、發(fā)表、印刷等。如征得同意進(jìn)行引用、轉(zhuǎn)載、刊發(fā)的，需在允許范圍內(nèi)。違規(guī)使用本報(bào)告者，承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。06本報(bào)告引用數(shù)據(jù)、事件及觀點(diǎn)的目的在于收集和歸納信息，并不代表贊同其全部觀點(diǎn)，不對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。07本報(bào)告涉及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)截至統(tǒng)計(jì)之時(shí)的情況，不代表未來(lái)情況，不夠成投資建議，請(qǐng)謹(jǐn)慎參考。3Contents01量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)進(jìn)展概述62024上半年，全球量子計(jì)算領(lǐng)域在技術(shù)、產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、投融資等方面取得了顯著的進(jìn)展，并展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。量子芯片方面，各?guó)在超導(dǎo)、離子阱、光子、中性原子等多條技術(shù)路線(xiàn)上的投入，使得不同技術(shù)路線(xiàn)各有進(jìn)步。特別是中性原子路線(xiàn)在量子比特?cái)?shù)和相干時(shí)間方面取得了重大突破，刷新了記錄。比如，加州理工學(xué)院利用光鑷陣列囚禁了6100多個(gè)中性原子；陣列內(nèi)超精細(xì)量子比特的相干時(shí)間為12.6秒。量子芯片的制造工藝也在不斷優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率與品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本。比如，英特爾優(yōu)化一種300mm低溫探測(cè)工藝，能夠自動(dòng)探測(cè)300mm晶圓上的自旋量子比特陣列中的單電子，獲得整片晶圓上的自旋量子比特器件的大量數(shù)據(jù)，推動(dòng)了將CMOS工藝應(yīng)用于自旋量子比特器件的制造和測(cè)量。在測(cè)控系統(tǒng)方面，低溫化、精密化、集成化是主要的發(fā)展趨勢(shì)。例如，Bluefors推出了微波讀出模塊，能夠在毫開(kāi)爾文溫度下對(duì)信號(hào)進(jìn)行近量子限放大，并將附加噪聲降至最低。英特爾推出了處于毫開(kāi)爾文溫區(qū)的低溫測(cè)控芯片PandoTree，可為大規(guī)模硅量子比特控制實(shí)現(xiàn)更高效的整體解決方案。此外，稀釋制冷機(jī)作為量子計(jì)算機(jī)中的重要一環(huán)，一直扮演著關(guān)鍵角色。從上半年進(jìn)展來(lái)看，歐美企業(yè)目前主要將精力放在產(chǎn)品定制、模塊化、提高可拓展性、增大空間、減小占地面積等方面，中國(guó)企業(yè)則將重心放在國(guó)產(chǎn)替代，通過(guò)持續(xù)投入研發(fā)資金，如今已在高性能指標(biāo)的國(guó)產(chǎn)稀釋制冷機(jī)上取得了顯著進(jìn)展，打破了歐美的技術(shù)壟斷，例如國(guó)盾量子、知冷低溫。量子計(jì)算機(jī)整機(jī)方面，如下頁(yè)圖表2所示，上半年共有五家公司或科研單位推出了新一代產(chǎn)品，且已有芬蘭IQM、法國(guó)Pasqal規(guī)劃在下半年發(fā)布新品。這些商業(yè)行為無(wú)疑展現(xiàn)出量子計(jì)算的喜人前景。圖表1全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)圖譜注：本圖譜僅統(tǒng)計(jì)企業(yè)生態(tài)，高校、科研院所不在企業(yè)生態(tài)考慮范圍之內(nèi)。企業(yè)商品標(biāo)識(shí)依據(jù)其對(duì)應(yīng)產(chǎn)品分類(lèi)，可重復(fù)出現(xiàn)。此次更新添加了QuantumArt、7量子計(jì)算的云平臺(tái)已經(jīng)趨于成熟，各公司主要通過(guò)不斷推出新功能、新工具、新業(yè)務(wù)來(lái)逐步降低用戶(hù)的使用門(mén)檻，為更多行業(yè)和領(lǐng)域提供便捷服務(wù)。另外，量子云平臺(tái)公司也在不斷推進(jìn)與超算的融合。例如，Q-Exa聯(lián)盟與巴伐利亞科學(xué)與人文學(xué)院、萊布尼茨超級(jí)計(jì)算中心（LRZ）合作將一臺(tái)20量子比特量子計(jì)算機(jī)集成到德國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)SuperMUC-NG中。量子計(jì)算的下游應(yīng)用合作涵蓋了國(guó)防、金融、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域，雖然現(xiàn)階段合作仍以早期探索為主，但其潛在應(yīng)用價(jià)值不容小覷。在國(guó)防領(lǐng)域，量子計(jì)算的強(qiáng)大計(jì)算能力使其成為各國(guó)軍方和政府重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)。金融行業(yè)也在積極探索量子計(jì)算在密碼學(xué)和投資組合優(yōu)化中的應(yīng)用。而在醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域，量子計(jì)算在復(fù)雜分子模擬和新藥研發(fā)中展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。圖表2全球領(lǐng)先量子計(jì)算機(jī)的量子比特?cái)?shù)超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)發(fā)布日期超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)發(fā)布日期路線(xiàn)機(jī)構(gòu)型號(hào)谷歌Ankaa-2北京量子信息科學(xué)研究院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院驍鴻中電信量子祖沖之2.166計(jì)算量子比特+110耦合量子比特本源量子本源悟空離子阱華翊量子Pasqal中性原子中科酷原漢原一號(hào)光量子九章三號(hào)Xanadu玻色量子天工量子大腦550W注：“最大”表示單芯片最大量子比特?cái)?shù)，“總和”8融資、政策主體重合度高2024上半年，全球量子計(jì)算領(lǐng)域在融資、政策等方面取得了顯著的進(jìn)展，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Α８鲊?guó)量子計(jì)算融資依舊保持多元化與地區(qū)分散化?？傮w來(lái)說(shuō)，美國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的投資規(guī)模和水平仍然遙遙領(lǐng)先，歐洲整體在量子計(jì)算領(lǐng)域的投資活躍度和水平較高，中國(guó)與美國(guó)仍有較大差距。從總?cè)谫Y規(guī)模來(lái)看，美國(guó)以3.64億美元的總?cè)谫Y規(guī)模位居首位，遠(yuǎn)超其他國(guó)家和地區(qū)。這表明美國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的投資熱度和實(shí)力，以及其在量子計(jì)算技術(shù)和市場(chǎng)上的領(lǐng)先地位。其次是英國(guó)的1.05億美元，顯示出歐洲在量子計(jì)算領(lǐng)域的整體發(fā)展水平和活躍度。再次是中國(guó)的0.42億美元，位居全球第三位，與美國(guó)、英國(guó)相比，仍有較大差距，但中國(guó)政府對(duì)量子計(jì)算的撥款金額遠(yuǎn)超其他國(guó)家地區(qū)。從投資交易次數(shù)來(lái)看，中國(guó)、美國(guó)和英國(guó)是投資筆數(shù)前三的國(guó)家，分別6筆、4筆和3筆，這表明這些國(guó)家在量子計(jì)算領(lǐng)域有著廣泛的投資活動(dòng)，涉及多個(gè)類(lèi)型和領(lǐng)域的上游賦能技術(shù)。近些年，宏觀經(jīng)濟(jì)下行壓力較大，這使投資者變得更為謹(jǐn)慎，更愿意選擇相對(duì)成熟、短期收益前景明確的投資領(lǐng)域，從而影響了量子計(jì)算領(lǐng)域整體的融資規(guī)模和活躍度。而量子計(jì)算技術(shù)尚處于發(fā)展階段，風(fēng)險(xiǎn)較高，回歸理性，這使得投資者變得更為審慎，在如此經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的投資趨勢(shì)會(huì)更加保守和理性。圖表32024上半年各國(guó)量子計(jì)算企業(yè)融資情況及發(fā)布的國(guó)家級(jí)量子信息科技政策條數(shù)從政策來(lái)看，與去年同期相比，數(shù)量有所上升，顯示出各國(guó)政府對(duì)量子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的關(guān)注，也從側(cè)面展現(xiàn)出當(dāng)今量子信息領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化。前幾年，美國(guó)發(fā)布了大量的量子政策，帶動(dòng)了美國(guó)量子信息科技的額發(fā)展，如今美國(guó)依舊保持領(lǐng)先。而今中國(guó)緊隨其后，彰顯出中國(guó)政府發(fā)展量子科技的決心，這必將為相關(guān)投資者帶來(lái)信心。02稀釋制冷機(jī)：歐美產(chǎn)品迭代，中國(guó)加快商業(yè)化在量子計(jì)算領(lǐng)域，稀釋制冷機(jī)占據(jù)著極其重要的地位。產(chǎn)業(yè)總體呈現(xiàn)出你追我趕，蓬勃發(fā)展趨勢(shì)。目前，以Bluefors、OxfordInstruments等公司為首的歐美企業(yè)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，這些公司大多以產(chǎn)品迭代為主，包括降低制冷溫度、模塊化、提高可拓展性、增大空間、減小占地面積、增加新功能等。國(guó)盾量子推出的稀釋制冷機(jī)ez-QFridge在交付客戶(hù)后完成性能測(cè)試，是國(guó)內(nèi)首款可商用可量產(chǎn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)稀釋制冷機(jī)。知冷低溫推出了ZL-DR400型國(guó)產(chǎn)極低溫稀釋制冷機(jī)，指標(biāo)突破國(guó)產(chǎn)商業(yè)化批量生產(chǎn)稀釋制冷機(jī)的新紀(jì)錄。另一方面，中國(guó)對(duì)稀釋制冷機(jī)的研發(fā)較晚，但通過(guò)持續(xù)投入研發(fā)資金，現(xiàn)已成功研制出高性能指標(biāo)的無(wú)液氦稀釋制冷機(jī)，標(biāo)志著中國(guó)超低溫制冷技術(shù)在全球科技競(jìng)爭(zhēng)中崛起。當(dāng)下，隨著量子科技被各國(guó)政府當(dāng)成是一種戰(zhàn)略武器，歐美不斷立法立規(guī)限制稀釋制冷機(jī)等量子科技上游產(chǎn)品出口。以知冷低溫、國(guó)盾量子、本源量子為首的中國(guó)企業(yè)正不斷打破歐美技術(shù)壟斷，推出越來(lái)越好的國(guó)產(chǎn)替代產(chǎn)品。比如，國(guó)盾量子推出了國(guó)內(nèi)首款可商用可量產(chǎn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)稀釋制冷機(jī)；知冷低溫推出的國(guó)盾量子推出的稀釋制冷機(jī)ez-QFridge在交付客戶(hù)后完成性能測(cè)試，是國(guó)內(nèi)首款可商用可量產(chǎn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)稀釋制冷機(jī)。知冷低溫推出了ZL-DR400型國(guó)產(chǎn)極低溫稀釋制冷機(jī)，指標(biāo)突破國(guó)產(chǎn)商業(yè)化批量生產(chǎn)稀釋制冷機(jī)的新紀(jì)錄。Bluefors推出新型氦氣再液化器CryomechHeRL核磁共振（NMR）裝置中回收氦氣而設(shè)計(jì)。推出了超緊湊版本的稀釋制冷機(jī)系統(tǒng)，占地面積小。為了輔助實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)量子計(jì)算，即能夠確保在含噪量子體系中執(zhí)行量子算法，量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)需要對(duì)量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行高保真度的量子門(mén)操作、高效的量子糾錯(cuò)編碼、高速的量子反饋控制等功能。量子控制體系結(jié)構(gòu)當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)在于，以極低的反饋延遲（百納秒級(jí)別甚至更短）實(shí)現(xiàn)可編程的反饋控制，同時(shí)保證測(cè)控系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。量子軟件、量子控制體系結(jié)構(gòu)理應(yīng)緊密對(duì)接，而兩個(gè)方向的發(fā)展仍相對(duì)獨(dú)立，存在著能力不相匹配的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題；協(xié)調(diào)量子軟件與量子測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，是量子計(jì)算機(jī)工程面臨的又一挑戰(zhàn)。清華大學(xué)在飛秒激光極限加工精度和單光子器件制備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了接近量子極限的激光加工精度，為單光子及量子比特器件的激光制備提供了新的技術(shù)路線(xiàn)。功能、超穩(wěn)定、超低噪聲的24通道電壓源，用于調(diào)整超導(dǎo)和自旋量子比特以獲得最佳性能。QSwitch是一款易于使用清華大學(xué)在飛秒激光極限加工精度和單光子器件制備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了接近量子極限的激光加工精度，為單光子及量子比特器件的激光制備提供了新的技術(shù)路線(xiàn)。功能、超穩(wěn)定、超低噪聲的24通道電壓源，用于調(diào)整超導(dǎo)和自旋量子比特以獲得最佳性能。QSwitch是一款易于使用、可由軟件控制的分線(xiàn)盒，帶有240個(gè)繼電器，用戶(hù)可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)編程，并在設(shè)置和儀器之間快速切換，從而節(jié)省研發(fā)時(shí)間?；谔幚砥鞯母呙芏攘孔涌刂芓M平臺(tái)——數(shù)字直接合成（DDS）微波前端模塊（MW-FEM是業(yè)界首創(chuàng)的基于處理器的控制器與全數(shù)字信號(hào)生成的組合。QuantWare推出了新一代超低噪聲量子放大器及其更新的"BLUEFORSBluefors推出了微波讀出模塊，能夠在毫開(kāi)爾文溫度下對(duì)信號(hào)進(jìn)行近量子限放大，并將附加噪聲降至最低。日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究所(AIST)、橫濱國(guó)立大學(xué)、日本東北大學(xué)、NEC公司在液氦溫區(qū)成功演示了一種可以通過(guò)單根電纜使用微波多路復(fù)用技術(shù)控制多個(gè)量子比特的超導(dǎo)線(xiàn)路，有潛力將每根線(xiàn)纜的微波信號(hào)密度提高約1000倍。英特爾推出了處于毫開(kāi)爾文溫區(qū)的低溫測(cè)控芯片PandoTree，可為大規(guī)模硅量子比特控制實(shí)現(xiàn)更高效的整體解決方案。芯片：配套軟硬件的發(fā)展推動(dòng)芯片工藝改進(jìn)隨著量子比特?cái)?shù)的增加，對(duì)芯片加工的要求也越來(lái)越高，如何更加精密、更加高效、更加經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)更高良率的原材料、晶圓以及芯片，已經(jīng)變成工程上的一個(gè)關(guān)注重點(diǎn)。尤其是對(duì)半導(dǎo)體路線(xiàn)而言，難以生產(chǎn)高品質(zhì)的量子點(diǎn)材料（比如Si-28的同位素Si-29）已經(jīng)成為阻礙其發(fā)展的主要原因。金剛石色心路線(xiàn)也同樣存在微加工技術(shù)上的壁壘。加之其他因素，使得這兩條路線(xiàn)的技術(shù)成熟度落后于超導(dǎo)、離子阱、光量子、中性原子，基本停留在實(shí)驗(yàn)室探索階段，目前僅能耦合個(gè)位數(shù)的量子比特?cái)?shù)。2024上半年，公司及科研機(jī)構(gòu)主要在工藝優(yōu)化、光子集成技術(shù)以及封裝技術(shù)等方面取得了突破。這些技術(shù)探索了不同類(lèi)型的量子比特和芯片架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和潛力，推動(dòng)量子芯片設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量等朝著更高品質(zhì)、更高含量、更低成本的方向前進(jìn)。例如，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院與中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)所合作開(kāi)發(fā)了新型光子集成電路（PIC）平臺(tái)，使高品質(zhì)的PIC在經(jīng)濟(jì)上更具可行性。英特爾優(yōu)化一種300mm低溫探測(cè)工藝，能夠自動(dòng)探測(cè)300mm晶圓上的自旋量子比特陣列中的單電子，獲得整片晶圓上的自旋量子比特器件的大量數(shù)據(jù)，推動(dòng)了將互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工業(yè)技術(shù)應(yīng)用于自旋量子比特器件的制造和測(cè)量。Keysight推出了一款面向超導(dǎo)量子比特處理器設(shè)計(jì)的集成電磁設(shè)計(jì)與仿真工具的EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工作流——QuantumPro，將電路原理圖設(shè)計(jì)、布局構(gòu)建、電磁分析、非線(xiàn)性電路仿真和量子參數(shù)提取這五大核心功能整合至其最新的PathWave高級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)中。KEYSIGHT英特爾優(yōu)化一種300mm低溫探測(cè)工藝，能夠自動(dòng)探測(cè)300mm晶圓上的自旋量子比特陣列中的單電子，獲得整片晶圓上的自旋量子比特器件的大量數(shù)據(jù)，推動(dòng)了將互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工業(yè)技術(shù)應(yīng)用于自旋量子比特器件的制造和測(cè)量。Keysight推出了一款面向超導(dǎo)量子比特處理器設(shè)計(jì)的集成電磁設(shè)計(jì)與仿真工具的EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工作流——QuantumPro，將電路原理圖設(shè)計(jì)、布局構(gòu)建、電磁分析、非線(xiàn)性電路仿真和量子參數(shù)提取這五大核心功能整合至其最新的PathWave高級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)中。KEYSIGHT墨爾本大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)提出了一種利用45keVSi-28聚焦離子束輻照天然硅片局部體積中的Si-29損耗的方法，能夠生產(chǎn)出含量極高的硅。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)所設(shè)計(jì)出新型光子集成電路（PIC）平臺(tái)，使高品質(zhì)的PIC在經(jīng)濟(jì)上更具可行性。WavePhotonics提出一種易于使用的、用于原型設(shè)計(jì)研發(fā)的交鑰匙封裝解決方案，最大限度地減少量子技術(shù)公司的定制開(kāi)發(fā)要求和成本。032024上半年，各機(jī)構(gòu)針對(duì)于量子計(jì)算硬件領(lǐng)域進(jìn)行了諸多探索。通過(guò)提出新結(jié)構(gòu)、新工藝、新方案、新輔助工具，研究人員不斷優(yōu)化噪聲大小、擴(kuò)大連接距離、延長(zhǎng)退相干時(shí)間、增加量子比特?cái)?shù)、提高量子比特品質(zhì)，推動(dòng)了量子計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。2024上半年，超導(dǎo)量子計(jì)算的進(jìn)展主要集中在構(gòu)建新型超導(dǎo)量子比特，以實(shí)現(xiàn)提高良率、增加相干時(shí)間等效果。例如，TerraQuantum設(shè)計(jì)出新型超導(dǎo)量子比特flowermon，有望將量子處理器的相干時(shí)間提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)；浙江大學(xué)設(shè)計(jì)出的重疊約瑟夫森結(jié)工藝實(shí)現(xiàn)了接近100%的良率。薩克雷大學(xué)刷新了fluxonium超導(dǎo)量子比特有史以來(lái)的最低頻率。浙江大學(xué)提出了重疊約瑟夫森結(jié)技術(shù)，該工藝實(shí)現(xiàn)了接近100%的良率。此外，值得注意的是，Keysight推出了一款面向超導(dǎo)量子比特處理器設(shè)計(jì)的集成電磁設(shè)計(jì)與仿真工具的EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）工作流——QuantumPro，將電路原理圖設(shè)計(jì)、布局構(gòu)建、電磁分析、非線(xiàn)性電路仿真和量子參數(shù)提取這五大核心功能整合至其最新的PathWave高級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺(tái)中。這代表了業(yè)界的一薩克雷大學(xué)刷新了fluxonium超導(dǎo)量子比特有史以來(lái)的最低頻率。浙江大學(xué)提出了重疊約瑟夫森結(jié)技術(shù)，該工藝實(shí)現(xiàn)了接近100%的良率。南方科技大學(xué)首次使用分布式架構(gòu)實(shí)現(xiàn)環(huán)面碼（ToricCode）模型并成功探測(cè)拓?fù)湎?，展示了分布式架?gòu)在量子模擬領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。斯坦福大學(xué)提出了一種創(chuàng)建鈮基量子比特的方法，實(shí)現(xiàn)了6200萬(wàn)分之一秒的相干時(shí)間，比其性能最好的鈮基量子比特長(zhǎng)150倍。TerraQuantum提出了新型超導(dǎo)量子比特flowermon，有望將量子處理器的相干時(shí)間提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司（AWS）、耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)、悉尼大學(xué)、芝加哥大學(xué)、加州理工學(xué)院利用“雙軌擦除”量子比特（dual-railerasurequbit）技術(shù)，極大地簡(jiǎn)化了量子系統(tǒng)的復(fù)雜性和資源需求。2024上半年，離子阱量子計(jì)算的工作重心仍然放在增加量子比特?cái)?shù)。例如，Quantinuum使用二維網(wǎng)格布局，成功克服了限制量子計(jì)算機(jī)擴(kuò)展能力與商業(yè)化應(yīng)用的兩大挑戰(zhàn)——“布線(xiàn)問(wèn)題”和“排序問(wèn)題”；清華大學(xué)段路明課題組采用低溫單片離子阱技術(shù)與二維方案，首次實(shí)現(xiàn)512離子二維陣列的穩(wěn)定囚禁冷卻以及300離子量子比特的量子模擬計(jì)算。Quantinuum使用二維網(wǎng)格布局，成功克服了限制量子計(jì)算機(jī)擴(kuò)展能力與商業(yè)化應(yīng)用的兩大挑戰(zhàn)：“布線(xiàn)問(wèn)題”和“排序問(wèn)題”。Quantinuum、DeepMind、阿姆斯特丹大學(xué)使用門(mén)，使量子線(xiàn)路的優(yōu)化自動(dòng)化，重點(diǎn)是減少T門(mén)或π/8門(mén)的數(shù)量。此外，利用人工智能輔助量子工程設(shè)計(jì)是目前業(yè)界的一大風(fēng)向，其能夠顯著提高設(shè)計(jì)效率以及優(yōu)化效果Quantinuum使用二維網(wǎng)格布局，成功克服了限制量子計(jì)算機(jī)擴(kuò)展能力與商業(yè)化應(yīng)用的兩大挑戰(zhàn)：“布線(xiàn)問(wèn)題”和“排序問(wèn)題”。Quantinuum、DeepMind、阿姆斯特丹大學(xué)使用門(mén)，使量子線(xiàn)路的優(yōu)化自動(dòng)化，重點(diǎn)是減少T門(mén)或π/8門(mén)的數(shù)量。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院用靜態(tài)磁場(chǎng)替代傳統(tǒng)的振蕩磁場(chǎng)，離子阱從保羅阱（Paultrap）變?yōu)榕藢広澹≒enningtrap實(shí)完全控制。浙江大學(xué)設(shè)計(jì)了一款用于在二維量子網(wǎng)絡(luò)中傳輸少粒子量子態(tài)的可擴(kuò)展協(xié)議，該方法與量子線(xiàn)路的多功能性相結(jié)合，為連接分布式量子處理器或寄存器的短距離量子通信鋪平了道路。IonQ演示了首例商業(yè)級(jí)離子-光子糾纏，標(biāo)志著IonQ在增加量子比特?cái)?shù)道路上的一個(gè)關(guān)鍵進(jìn)展。QuantumMachines將其OPX量子控制器與日本濱松光子學(xué)株式會(huì)社的高速ORCA?-Quest相機(jī)集成在一起，為冷原子和囚禁離子量子比特提供高速相機(jī)讀出功能。不僅提高了速度，而且保持了靈活性，使研究人員能夠與個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行接口，以獲得額外的圖像處理能力。清華大學(xué)采用低溫單片離子阱技術(shù)與二維方案，首次實(shí)現(xiàn)512離子二維陣列的穩(wěn)定囚禁冷卻以及300離子量子比特的量子模擬計(jì)算。2024上半年，中性原子量子計(jì)算在諸多量子計(jì)算路線(xiàn)中發(fā)展最為迅猛，展示出巨大的前景。目前發(fā)展的重點(diǎn)在于擴(kuò)展量子比特?cái)?shù)。例如，加州理工學(xué)院利用光鑷陣列囚禁了6100多個(gè)中性原子，刷新了之前的記錄，并且陣列內(nèi)超精細(xì)量子比特的相干時(shí)間為12.6秒。杜倫大學(xué)、萊斯大學(xué)、天普大學(xué)利用超冷溫度和激光波長(zhǎng)產(chǎn)生了一個(gè)“魔法阱”（magictrap杜倫大學(xué)、萊斯大學(xué)、天普大學(xué)利用超冷溫度和激光波長(zhǎng)產(chǎn)生了一個(gè)“魔法阱”（magictrap幫助延遲了退相干的發(fā)生，從而將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的量子行為延長(zhǎng)了近30倍。中科酷原推出了中國(guó)首臺(tái)原子量子計(jì)算機(jī)——漢原1號(hào)。漢原1號(hào)采用激光冷卻和囚禁的單原子作為量子比特，可用量子比特?cái)?shù)目達(dá)到100個(gè)以上；利用微波實(shí)現(xiàn)的單比特量子門(mén)，保真度大于0.999；具備多量子比特的糾纏能力和任意量子比特間的連接；能適用于全局操控的量子模擬和線(xiàn)路式的量子計(jì)算。AtomComputing平鋪多個(gè)微透鏡生成的光鑷陣列，每個(gè)陣列都由獨(dú)立的激光源操作，實(shí)現(xiàn)了3000個(gè)量子比特位點(diǎn)的組合二維構(gòu)型，平均數(shù)為1167(46)個(gè)單原子量子系統(tǒng)。加州理工學(xué)院利用光鑷陣列囚禁了6100多個(gè)中性原子；陣列內(nèi)超精細(xì)量子比特的相干時(shí)間為12.6秒。AtomComputing演示了“基于光鑷和腔增強(qiáng)光學(xué)晶格的協(xié)同組合，從重復(fù)填充的原子庫(kù)中增量填充目標(biāo)陣列”的組裝原子陣列新范式。1225個(gè)位點(diǎn)的光阱陣列的近確定性填充（每個(gè)位點(diǎn)99%占據(jù)率）。新南威爾士大學(xué)在硅芯片內(nèi)的一個(gè)原子中，以四種獨(dú)特的方式對(duì)量子信息進(jìn)行編碼，緩解在幾平方毫米的硅量子計(jì)算機(jī)芯片內(nèi)運(yùn)行數(shù)千萬(wàn)量子計(jì)算單元所面臨的一些挑戰(zhàn)馬克斯-普朗克量子光學(xué)研究所、慕尼黑量子谷、慕尼黑大學(xué)、PlanQC通過(guò)將原子從一個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行回收到下一個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，同時(shí)不斷重新加載原子并將其添加到陣列中，實(shí)現(xiàn)了密堆積陣列，其中超過(guò)1000個(gè)原子存儲(chǔ)在光學(xué)晶格中，以2.5秒的凈循環(huán)時(shí)間連續(xù)填裝，每個(gè)循環(huán)中重新加載約130個(gè)原子。光量子計(jì)算路線(xiàn)光量子有著很多其他路線(xiàn)不具備的優(yōu)點(diǎn)，比如，光子能夠長(zhǎng)時(shí)間保持相干，難與其他微觀粒子發(fā)生相互作用，即使在常溫環(huán)境下也能保持穩(wěn)定運(yùn)行；此外，光量子計(jì)算的器件可沿用現(xiàn)有半導(dǎo)體和硅光工藝制程，工藝成熟度較高，加之其“飛行比特”的獨(dú)特屬性，讓時(shí)分復(fù)用技術(shù)成為可能，這使得光量子可以從空間和時(shí)間兩個(gè)維度實(shí)現(xiàn)規(guī)模擴(kuò)展，是現(xiàn)有主流可擴(kuò)展的技術(shù)路線(xiàn)中首個(gè)達(dá)到100個(gè)量子比特規(guī)模，也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)量子比特的最有希望的解決方案。然而，光子之間幾乎沒(méi)有相互作用，這令其很難實(shí)現(xiàn)兩量子比特直接的邏輯門(mén)操作這是它的一個(gè)致命的缺陷，因而難以實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算。如今，光量子計(jì)算硬件整機(jī)風(fēng)向已經(jīng)逐漸從通用量子計(jì)算機(jī)的嘗試轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ昧孔佑?jì)算機(jī)的完善。東京大學(xué)將qumode作為量子比特，這些態(tài)具有容錯(cuò)性，可以輕松實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)碼。北京清華大學(xué)量子信息中心（CQI）、合肥國(guó)家實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)出一種能夠存儲(chǔ)72個(gè)光量子比特的高性能量子內(nèi)存，支持多達(dá)一千次的隨機(jī)存取寫(xiě)入或讀取操作，性能比以往的記錄提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。2024上半年，光量子計(jì)算的進(jìn)展在于量子糾錯(cuò)、量子比特控制、量子存儲(chǔ)東京大學(xué)將qumode作為量子比特，這些態(tài)具有容錯(cuò)性，可以輕松實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)碼。北京清華大學(xué)量子信息中心（CQI）、合肥國(guó)家實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)出一種能夠存儲(chǔ)72個(gè)光量子比特的高性能量子內(nèi)存，支持多達(dá)一千次的隨機(jī)存取寫(xiě)入或讀取操作，性能比以往的記錄提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院使用超低噪聲光力學(xué)系統(tǒng)，將固態(tài)宏觀諧振器的量子控制擴(kuò)展到室溫。gate其可將量子比特翻轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)至10秒以上（是之前貓量子比特實(shí)現(xiàn)時(shí)間的1萬(wàn)倍以上），同時(shí)仍能完全控制貓量子比特?；趩慰臻g模式下的時(shí)間倉(cāng)編碼（time-binencoding維也納大學(xué)、米蘭理工大學(xué)和布魯塞爾自由大學(xué)設(shè)計(jì)出一種多光子處理的資源高效哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所設(shè)計(jì)出一種基于光力學(xué)誘導(dǎo)透明度的光內(nèi)存，通過(guò)聲子模式存儲(chǔ)光信息，可以作為長(zhǎng)壽的光量子內(nèi)存。2024上半年，半導(dǎo)體量子計(jì)算發(fā)展相對(duì)平緩，主要集中于架構(gòu)設(shè)計(jì)、協(xié)議搭建、提高保真度、提高運(yùn)行溫度。例如，亞琛工業(yè)大學(xué)采用的SpinBus架構(gòu)使用電子穿梭來(lái)連接量子比特，并具有低工作頻率和增強(qiáng)的量子比特相干性。Diraq公司搭建了一種算法初始化協(xié)議，使硅量子計(jì)算處理器能夠在1K以上正常運(yùn)行。新南威爾士大學(xué)、墨爾本大學(xué)將磷離子以99.95的置信度注入硅晶體中，同時(shí)精確定位在芯片內(nèi)，提供了一種靈活且可擴(kuò)展的方式來(lái)制造量子計(jì)算機(jī)的供體量子比特。亞琛工業(yè)大學(xué)推出了SpinBus架構(gòu)，該架構(gòu)使用電子穿梭來(lái)連接量新南威爾士大學(xué)、墨爾本大學(xué)將磷離子以99.95的置信度注入硅晶體中，同時(shí)精確定位在芯片內(nèi)，提供了一種靈活且可擴(kuò)展的方式來(lái)制造量子計(jì)算機(jī)的供體量子比特。亞琛工業(yè)大學(xué)推出了SpinBus架構(gòu)，該架構(gòu)使用電子穿梭來(lái)連接量子比特，并具有低工作頻率和增強(qiáng)的量子比特相干性。Diraq推出了一種算法初始化協(xié)議，使硅量子計(jì)算處理器能夠在1K以上正常運(yùn)行，即使在20倍高溫下運(yùn)行硅量子計(jì)算處理器，熱能遠(yuǎn)高于量子比特能量，也可以準(zhǔn)備純雙量子比特狀態(tài)，并結(jié)合射頻讀出，以實(shí)現(xiàn)讀取和初始化保真度高達(dá)99.34%。加速了更強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)、具有成本效益且節(jié)能的系統(tǒng)。英特爾推出了一種300mm低溫探測(cè)工藝，能夠獲得跨整個(gè)晶圓的自旋量子比特器件的大量數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)了99.9%的門(mén)操作保真度，是全CMOS工業(yè)制造的量子比特中所達(dá)到的最高保真度水平。麻省理工學(xué)院、代爾夫特理工大學(xué)、美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室、明斯特大學(xué)、康奈爾大學(xué)和MITRE公司通過(guò)“鎖定和釋放”（lock-and-release）方法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)集成的“量子片上系統(tǒng)”（quantumsystem-on-chip，QSoC）傳輸、高通量自旋量子比特校準(zhǔn)和光譜調(diào)諧，以及高效的自旋態(tài)制備與測(cè)量，QSoC架構(gòu)使研究人員能夠精確地調(diào)諧并控制如此密集的量子比特陣列，進(jìn)而可以使用光網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)芯片來(lái)創(chuàng)建大規(guī)模量子通信網(wǎng)絡(luò)。目前，金剛石色心技術(shù)已在量子精密測(cè)量領(lǐng)域大放異彩，但是受限于難以擴(kuò)展，尚未在量子計(jì)算中展現(xiàn)于優(yōu)于其他路線(xiàn)的前景。一旦取得突破，其能夠在室溫下運(yùn)行的特點(diǎn)將令該路線(xiàn)的運(yùn)行成本遠(yuǎn)小于其他目前需要在1K以下工作的路線(xiàn)，并因此獲得更多青睞。2024上半年，金剛石色心量子計(jì)算發(fā)展相對(duì)平緩。與其他技術(shù)路線(xiàn)類(lèi)似，主要集中在擴(kuò)展量子比特、提高保真度、增加相干時(shí)間等。2024上半年比較重要的工作如下。芝加哥大學(xué)、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、愛(ài)荷華大學(xué)、日本東北大學(xué)采用磁子在金剛石NV色心量子比特之間進(jìn)行選擇性通信。該方法適用于室溫，原則上可以推廣到其他光學(xué)尋址自旋量子比特。哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、布倫瑞克工業(yè)大學(xué)、萊比錫大學(xué)提出了一種面向多量子比特自旋系統(tǒng)的可編程控制方法，為利用自旋量子比特進(jìn)行可擴(kuò)展的量子信息處理提供了新途徑。2024上半年，仍有新的量子計(jì)算方案涌現(xiàn)出來(lái)，比如，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院把雙層石墨烯作為量子計(jì)算平臺(tái)，使用的谷量子比特（valleyqubit）的相干時(shí)間是傳統(tǒng)自旋量子比特的20倍。在量子計(jì)算路線(xiàn)尚未收斂的今天，不斷涌現(xiàn)出的全新量子計(jì)算方案不斷為該領(lǐng)域帶來(lái)新的可能、新的靈感、新的前景。ETHzirich蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院將雙層石墨烯作為量子計(jì)算平臺(tái)，使用谷量子比特（valleyqubit谷量子比特的相干時(shí)間是傳統(tǒng)自旋量子比特的20倍。劍橋大學(xué)于常溫條件下在六方氮化硼（hexagonalboronnitride，hBN）這種層狀范德瓦爾斯材料中實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)光子發(fā)射缺陷自旋的量子相干控制，可用于在室溫下實(shí)現(xiàn)與多量子比特量子寄存器或量子傳感器耦合的自旋量子比特。04復(fù)旦大學(xué)使用新型隨機(jī)量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓展量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)能力。中山大學(xué)、啟科量子提出了一種分布式精確廣義Grover算法（DEGGA可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)精確搜索，同時(shí)降低了每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的量子門(mén)和量子比特?cái)?shù)量需求，加快搜索過(guò)程。基于變分、混合、概率、振幅估計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)等不同類(lèi)型的量子算法復(fù)旦大學(xué)使用新型隨機(jī)量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓展量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)能力。中山大學(xué)、啟科量子提出了一種分布式精確廣義Grover算法（DEGGA可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)精確搜索，同時(shí)降低了每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的量子門(mén)和量子比特?cái)?shù)量需求，加快搜索過(guò)程。于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法，新方法自動(dòng)化了量子線(xiàn)路的優(yōu)化，減少T門(mén)或π/8門(mén)的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)為量子比特狀態(tài)添加特定相位的操作。CUDAQuantum支持的混合量子/經(jīng)典算法，該算法可應(yīng)用于生成化學(xué)、時(shí)間序列預(yù)測(cè)和衛(wèi)星圖像處理。早稻田大學(xué)提出后處理變分調(diào)度量子算法，幫助解決組合優(yōu)化問(wèn)題。顯著改進(jìn)了攻擊檢測(cè)。估計(jì)給定量子態(tài)振幅的算法，作為量子風(fēng)險(xiǎn)分析中引入的邏輯，可以用來(lái)確定債券的期望值。羅馬大學(xué)提出了一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，性能比從實(shí)驗(yàn)測(cè)量中檢索量子特性的替代方法好5到10倍的表征方法。東京理科大學(xué)和東京大學(xué)提出了一種新型概率方法，可以快速識(shí)別量子計(jì)算機(jī)中的最佳量子門(mén)序列。慶應(yīng)大學(xué)提出了一種將QC-QMC與混合張量網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的算法，在雙層量子-量子樹(shù)張量中，該算法能夠執(zhí)行比設(shè)備可制備的波函數(shù)更大的試探波函數(shù)。牛津大學(xué)、塞維利亞大學(xué)首次實(shí)驗(yàn)展示了量子優(yōu)勢(shì)在奇循環(huán)對(duì)策中的應(yīng)用，贏得奇循環(huán)游戲的次數(shù)明顯高于最佳經(jīng)典策略所允許的次數(shù)。這些成果對(duì)于拓展量子計(jì)算的影響力和價(jià)值具有重要的價(jià)值和意義。由于目前硬件水平的限制，NISQ算法仍是當(dāng)前量子計(jì)算領(lǐng)域的主要研究方向。但目前對(duì)于NISQ算法的效果、精度和時(shí)間復(fù)雜性缺乏全面的分析。由于NISQ設(shè)備的限制和噪聲的存在，算法的性能可能受到較大的影響。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)NISQ算法的研究和分析，以揭示其適用范圍、潛在局限性和改進(jìn)空間，為量子計(jì)算軟件的發(fā)展提供更加可靠的指導(dǎo)和支持。不僅如此，相比經(jīng)典計(jì)算，量子計(jì)算在每一步的執(zhí)行時(shí)間上較慢，這增加了容錯(cuò)的代價(jià)。容錯(cuò)技術(shù)是保證量子計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的重要手段，但其引入了額外的計(jì)算和糾錯(cuò)開(kāi)銷(xiāo)。因此，在設(shè)計(jì)量子算法時(shí)，需要綜合考慮容錯(cuò)代價(jià)與算法性能之間的平衡，以便在實(shí)際應(yīng)用中獲得合理的效果和效率。糾錯(cuò)、緩錯(cuò)、抑錯(cuò)助力容錯(cuò)量子計(jì)算2024上半年，研究人員采用魔法態(tài)、輔助量子比特、量子低密度奇偶校驗(yàn)碼、綜合量子求解器等方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)、緩錯(cuò)、抑錯(cuò)，有效降低了錯(cuò)誤率，為實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)量子計(jì)算打下了基礎(chǔ)。IBMQIBM利用魔法態(tài)蒸餾（magicstatedistillation）在超導(dǎo)量子比特陣列上制備魔法態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)更多種類(lèi)的門(mén)。NordQuantique通過(guò)無(wú)條件重置輔助transmon量子比特，實(shí)現(xiàn)自主糾錯(cuò)，邏輯量子比特的壽命因量子糾錯(cuò)而增加，因此達(dá)到糾正的錯(cuò)誤多于生成的錯(cuò)誤的點(diǎn)。Alice&Bob、Inria將量子低密度奇偶校驗(yàn)碼與玻色子貓量子比特結(jié)合在一起，糾正相位翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，減少量子糾錯(cuò)所需開(kāi)銷(xiāo)。Quantinuum設(shè)計(jì)出一種可以在現(xiàn)有囚禁離子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的量子錯(cuò)誤檢測(cè)碼，多達(dá)256層的8個(gè)邏輯量子比特的線(xiàn)路保護(hù)，使28個(gè)邏輯量子體積達(dá)到飽和。Quantinuum引入微軟的新型量子比特虛擬化系統(tǒng)，錯(cuò)誤率降低800倍，能夠進(jìn)行超過(guò)14000次實(shí)驗(yàn)而沒(méi)有任何錯(cuò)誤，還能夠檢查邏輯量子比特并糾正遇到的任何錯(cuò)誤且不破壞邏輯量子比特。東京大學(xué)、奧地利科學(xué)院、維也納工業(yè)大學(xué)提出一種采用串聯(lián)漢明碼的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，由此構(gòu)建了一個(gè)低開(kāi)銷(xiāo)協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)恒定的空間開(kāi)銷(xiāo)和僅準(zhǔn)多對(duì)數(shù)時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。IBM采用魔法態(tài)、動(dòng)態(tài)線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)了超出收支平衡的保真度。谷歌基于使用自旋貓碼在大型自旋量子比特中編碼的量子比特構(gòu)建了一個(gè)容錯(cuò)量子糾錯(cuò)協(xié)議，可以糾正主要錯(cuò)誤源。Q-CTRL設(shè)計(jì)了一款綜合量子求解器，能夠返回多達(dá)127個(gè)量子比特實(shí)現(xiàn)的正確解，超過(guò)了任何已發(fā)表的替代量子求解器。這些成果能夠顯著提高量子比特的保真度,顯示出量子比特糾錯(cuò)、緩錯(cuò)、抑錯(cuò)技術(shù)在未來(lái)量子計(jì)算技術(shù)發(fā)展中的重要地位和作用。在量子計(jì)算中，容錯(cuò)一直是一個(gè)重要的問(wèn)題。容錯(cuò)算法的代價(jià)通常很高，包括物理比特和邏輯比特之間的問(wèn)題以及基本操作的時(shí)間成本。盡管超導(dǎo)量子比特的操作速度相對(duì)較快，但仍與經(jīng)典計(jì)算存在較大差距，而其他類(lèi)型的量子比特，如離子比特，操作速度更慢。因此，需要在容錯(cuò)和執(zhí)行效率之間進(jìn)行權(quán)衡。盡管在2024上半年，在糾錯(cuò)方面取得了諸多進(jìn)展，但是量子計(jì)算硬件目前仍處于含噪中等規(guī)模量子時(shí)代。這意味著在實(shí)際應(yīng)用中，量子計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性仍然有待提高。糾錯(cuò)、緩錯(cuò)、抑錯(cuò)技術(shù)的應(yīng)用雖然可以提高計(jì)算保真度，但在大規(guī)模量子計(jì)算任務(wù)中，噪聲問(wèn)題仍然是一個(gè)制約因素。因此，解決含噪中等規(guī)模量子階段的問(wèn)題需要持續(xù)的研究和創(chuàng)新。例如，量子低密度奇偶校驗(yàn)碼與玻色子貓量子比特結(jié)合在一起，能夠糾正相位翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，減少量子糾錯(cuò)所需開(kāi)銷(xiāo)。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)量子計(jì)算，還需要不斷提高物理量子比特的品質(zhì)。05美歐中三足鼎立量子計(jì)算機(jī)的操作難度較大、采購(gòu)維護(hù)成本昂貴，因此普通用戶(hù)難以接觸量子計(jì)算機(jī)。然而，量子云平臺(tái)的出現(xiàn)解決了這一難題。通過(guò)量子云平臺(tái)，用戶(hù)可以將他們開(kāi)發(fā)的量子程序上傳到量子計(jì)算機(jī)或量子虛擬機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理。這種解決方案令更廣泛的用戶(hù)群體能夠以更低的成本、更便捷的方式享受到量子計(jì)算的先進(jìn)功能。下表展示了北美八家公司、歐洲五家公司和亞洲九家公司的量子計(jì)算云平臺(tái)信息，包括平臺(tái)發(fā)布日期、硬件技術(shù)提供商、后端硬件可訪(fǎng)問(wèn)性以及可訪(fǎng)問(wèn)的量子比特?cái)?shù)。就云平臺(tái)數(shù)量而言，中美歐差距不大；但從用戶(hù)及社區(qū)活躍度來(lái)看，中國(guó)與美國(guó)仍有較大差距。圖表4全球量子計(jì)算云平臺(tái)比較機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)技術(shù)提供方硬件量子比特?cái)?shù)平臺(tái)北美美國(guó)超導(dǎo)433（最大）美國(guó)Pasqal超導(dǎo)離子阱中性原子美國(guó)超導(dǎo)美國(guó)Xanadu,超導(dǎo)離子阱光量子中性原子美國(guó)Pasqal離子阱超導(dǎo)中性原子加拿大量子退火美國(guó)超導(dǎo)離子阱中性原子量子退火-XanaduXanadu加拿大Xanadu光量子機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)技術(shù)提供方硬件量子比特?cái)?shù)平臺(tái)歐洲荷蘭硅自旋超導(dǎo)25瑞士--as-a-英國(guó)超導(dǎo)4PasqalPasqal法國(guó)Pasqal中性原子-法國(guó)光量子6亞洲量子云華翊量子華翊量子離子阱金牛座量子計(jì)算云平臺(tái)量旋科技量旋科技核磁共振超導(dǎo)超導(dǎo)8本源量子本源量子本源量子超導(dǎo)子云華為華為模擬器全振幅42單振幅低深度169量子云中科酷原中科酷原中性原子全振幅15中移動(dòng)“五岳”量子云中國(guó)移動(dòng)云能力玻色量子光量子中電信“天衍”量子計(jì)算云平臺(tái)中電信量子集團(tuán)國(guó)盾量子、中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院超導(dǎo)66計(jì)算量子比特量子計(jì)算云平臺(tái)國(guó)盾量子超導(dǎo)66計(jì)算量子比特+110耦合量子比特云平臺(tái)北京量子信息科學(xué)研究院、中科清華大學(xué)北京量子信息科學(xué)研究院、中科清華大學(xué)超導(dǎo)注：-為無(wú)法注冊(cè)登錄測(cè)試或未披露具體數(shù)字。“最大”表示單芯片最大量子比特?cái)?shù)，“總和”表示云平臺(tái)所有芯片的量子比特?cái)?shù)之和。2024上半年，云平臺(tái)的進(jìn)展仍以混合算力、應(yīng)用合作為主。一方面，量子公司不斷融入超算集群，為用戶(hù)提供更多選擇。例如，本源量子將其超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”聯(lián)入長(zhǎng)三角樞紐蕪湖集群算力公共服務(wù)平臺(tái)。另一方面，量子公司不斷與其他量子公司或其他領(lǐng)域公司開(kāi)展合作，以提供更好的服務(wù)或嘗試在某領(lǐng)域開(kāi)展應(yīng)用。例如，Classiq與Alice&Bob合作推出第一個(gè)邏輯量子比特模擬器的早期訪(fǎng)問(wèn)程序，使用戶(hù)能夠模擬基于貓量子比特的邏輯量子比特。此外，為提高用戶(hù)使用體驗(yàn)，降低使用門(mén)檻，各云平臺(tái)不斷推出新功能、新工具、新業(yè)務(wù)。例如，Rescale的云平臺(tái)承載了1000多個(gè)研發(fā)應(yīng)用，與IonQ的量子計(jì)算機(jī)相輔相成，合作的目標(biāo)是應(yīng)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、醫(yī)療保健、金融服務(wù)、材Rescale的云平臺(tái)承載了1000多個(gè)研發(fā)應(yīng)用，與IonQ的量子計(jì)算機(jī)相輔相成，合作的目標(biāo)是應(yīng)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、醫(yī)療保健、金融服務(wù)、材料研究、物流優(yōu)化等領(lǐng)域的復(fù)雜挑戰(zhàn)。IBM、Pasqal宣布打算合作開(kāi)發(fā)一種以量子為中心的超級(jí)計(jì)算的通用方法，并促進(jìn)化學(xué)和材料科學(xué)的應(yīng)用研究。他們將與高性能計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)先機(jī)構(gòu)合作，為以量子為中心的超級(jí)計(jì)算奠定基礎(chǔ)，將量子計(jì)算與先進(jìn)的經(jīng)典計(jì)算相結(jié)合，以創(chuàng)建下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)。澳大利亞帕西超級(jí)計(jì)算研究中心將在其國(guó)家超級(jí)計(jì)算與量子計(jì)算創(chuàng)新中心加入由英偉達(dá)GraceHopper超級(jí)芯片加速的英偉達(dá)CUDA量子平臺(tái)，利用CUDAQuantum（一種開(kāi)源混合量子計(jì)算平臺(tái)，具有強(qiáng)cuQuantum軟件開(kāi)發(fā)套件來(lái)加速量子計(jì)算工作流程。美國(guó)中性原子量子計(jì)算公司QuEraComputing宣布已與日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所(AIST)達(dá)成一份價(jià)值65億日元的合同，將在該研究所位于日本筑波的量子人工智能技術(shù)全球業(yè)務(wù)研發(fā)中心(G-QuAT)安裝一臺(tái)QuEra的中性原子處理器。該計(jì)算機(jī)將與支持的ABCI-Q超級(jí)計(jì)算機(jī)一起安裝在本地。這一戰(zhàn)略計(jì)劃旨在開(kāi)發(fā)強(qiáng)大混合量子-經(jīng)典計(jì)算平臺(tái)，其中QuEra的量子計(jì)算技術(shù)與AIST的ABCI-Q超級(jí)計(jì)算機(jī)相輔相成，最終目標(biāo)是為高保真模擬和量子AI應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)混合平臺(tái)。06下游應(yīng)用合作進(jìn)展量子計(jì)算的行業(yè)應(yīng)用合作部分涵蓋了多個(gè)合作領(lǐng)域，如國(guó)防軍工、教育培訓(xùn)、金融、醫(yī)藥保健、化工材料、能源環(huán)境、人工智能等。在這些領(lǐng)域，政府、軍方、企業(yè)、高校/科研院所紛紛與量子計(jì)算軟硬件公司展開(kāi)合作，以解決當(dāng)前面臨的實(shí)際問(wèn)題和挑戰(zhàn)。受限于量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展水平，現(xiàn)階段的合作仍以早期探索為主。2024上半年，合作最多的領(lǐng)域是教育培訓(xùn)，其目的主要為儲(chǔ)備量子信息科技方面的人才與勞動(dòng)力。目前開(kāi)設(shè)量子信息專(zhuān)業(yè)的大學(xué)仍然較少，這在一定程度上限制了量子人才的培養(yǎng)。為了滿(mǎn)足行業(yè)對(duì)量子人才的需求，一方面，高校在響應(yīng)國(guó)家政策，不斷開(kāi)設(shè)量子信息課程；另一方面，量子公司也在持續(xù)與各大高校開(kāi)展量子信息方面的合作，包括提供量子計(jì)算機(jī)、提供培訓(xùn)服務(wù)、這些舉措無(wú)疑將培養(yǎng)更多的量子信息專(zhuān)業(yè)人才。其次是國(guó)防軍工，究其原因，量子計(jì)算作為一種已經(jīng)展現(xiàn)優(yōu)越性的計(jì)算方式，能夠輕松破譯經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法破譯的密碼，或?qū)?duì)國(guó)家安全造成危害，因此各國(guó)政府或軍方都在抓緊時(shí)間布局量子計(jì)算。金融領(lǐng)域同樣與密碼息息相關(guān)，所以目前金融行業(yè)也在積極開(kāi)展量子計(jì)算以及后量子密碼方面的探索，是目前用例第三多的領(lǐng)域。教育培訓(xùn)富士通荷蘭代爾夫特理工大學(xué)在代爾夫特理工大學(xué)成立富士通先進(jìn)計(jì)算代爾夫特實(shí)驗(yàn)室，致力于開(kāi)發(fā)量子計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)學(xué)合作中心。韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)美國(guó)韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)離子阱量子公司續(xù)簽與韓國(guó)成均館大學(xué)的聯(lián)盟關(guān)系，繼續(xù)為研究人員和學(xué)者訪(fǎng)問(wèn)IonQ的離子阱量子系統(tǒng)提供支持。澳大利亞澳大利亞量子計(jì)算軟件公司解決車(chē)隊(duì)調(diào)度問(wèn)題。英國(guó)英國(guó)中性原子量子公司參與網(wǎng)絡(luò)防御演習(xí)，應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)威脅。國(guó)防軍工金融西班牙外換銀行西班牙外換銀行亞馬遜云服務(wù)進(jìn)行了分布式量子模擬試點(diǎn)測(cè)試，有助于探索在復(fù)雜金融任務(wù)中的應(yīng)用。以色列量子軟件公司美國(guó)/以色列花旗銀行以色列量子軟件公司研究投資組合優(yōu)化的量子解決方案。IBMQ美國(guó)非盈利醫(yī)療機(jī)構(gòu)美國(guó)非盈利醫(yī)療機(jī)構(gòu)超導(dǎo)量子公司加深對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其如何影響治療和預(yù)防疾病能力的理解。開(kāi)發(fā)并優(yōu)化量子算法，預(yù)測(cè)更大、更復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。丹麥量子計(jì)算軟件公司丹麥量子計(jì)算軟件公司生物技術(shù)公司通過(guò)結(jié)合經(jīng)典計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行了世界上第一個(gè)酶促反應(yīng)的計(jì)算。醫(yī)藥保健化工材料三菱集團(tuán)三菱集團(tuán)光量子公司模擬光致變色分子的激發(fā)態(tài)。qori加拿大量子糾錯(cuò)公司加拿大量子糾錯(cuò)公司OLED技術(shù)開(kāi)發(fā)商利用量子模擬進(jìn)行電子結(jié)構(gòu)計(jì)算、振動(dòng)電子光譜和從頭算分子動(dòng)力學(xué)。美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室美國(guó)美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室離子阱量子公司利用量子技術(shù)實(shí)現(xiàn)美國(guó)電網(wǎng)的現(xiàn)代化。韓國(guó)鋼鐵制造商瑞士韓國(guó)鋼鐵制造商量子解決方案公司利用量子人工智能實(shí)現(xiàn)更綠色的鋼鐵生產(chǎn)。能源環(huán)境加拿大AI研究機(jī)構(gòu)美國(guó)AI加拿大AI研究機(jī)構(gòu)美國(guó)AI軟件公司法國(guó)原子量子公司人工智能退火量子計(jì)算公司人工智能探索通過(guò)量子計(jì)算基準(zhǔn)和張量網(wǎng)絡(luò)耦合來(lái)增強(qiáng)生成建模。開(kāi)發(fā)結(jié)合了生成式人工智能和量子計(jì)探索通過(guò)量子計(jì)算基準(zhǔn)和張量網(wǎng)絡(luò)耦合來(lái)增強(qiáng)生成建模。值得注意的是，這些合作伙伴多數(shù)并非專(zhuān)門(mén)的量子公司，而是各行各業(yè)多年來(lái)積累的經(jīng)驗(yàn)豐富的巨擘。他們?cè)诟髯灶I(lǐng)域深諳行業(yè)發(fā)展的方向和需求，通過(guò)與量子計(jì)算軟硬件公司合作，能夠針對(duì)當(dāng)前需要大規(guī)模計(jì)算能力來(lái)解決的實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)展合作探索。這些合作伙伴對(duì)各自行業(yè)的發(fā)展方向和痛點(diǎn)有深入了解，通過(guò)與量子計(jì)算軟硬件公司的合作，可以共同探索和開(kāi)發(fā)適用于自身行業(yè)的量子計(jì)算解決方案。通過(guò)行業(yè)間合作，用戶(hù)和企業(yè)可以充分利用量子計(jì)算的能力，解決復(fù)雜問(wèn)題和優(yōu)化各種業(yè)務(wù)流程。這種合作模式推動(dòng)了量子計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用落地，并為不同行業(yè)帶來(lái)了巨大的潛力和機(jī)遇。07光子盒統(tǒng)計(jì)了2022年至2024年各上半年全球主要量子計(jì)算企業(yè)的融資情況，具體如下：圖表52022-2024年各上半年全球量子計(jì)算融資總額（單位：百萬(wàn)美元）4————U4————UGR-44.56%——U全球量子計(jì)算領(lǐng)域的投資規(guī)模在過(guò)去的三年中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)后又大幅回落的態(tài)勢(shì)。同比2022至2024三年上半年融資總額，復(fù)合增長(zhǎng)率（CGR）僅為22.04%。盡管2024上半年總體融資金額仍然可觀，但是增長(zhǎng)率為負(fù)。這表明全球投資方對(duì)量子計(jì)算的投資熱情有所下降，雖看好量子計(jì)算的未來(lái)發(fā)展，但近期投資變得更加謹(jǐn)慎。這種投資增速放緩、下降背后有多重原因。首先是大環(huán)境的影響，經(jīng)濟(jì)衰退、利率上升、市場(chǎng)波動(dòng)增加等因素均會(huì)導(dǎo)致用于諸如量子計(jì)算等新興技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)資本減少。其次，量子計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)投資焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，比如從硬件轉(zhuǎn)向軟件，或從廣泛的量子計(jì)算平臺(tái)轉(zhuǎn)向更專(zhuān)業(yè)化的應(yīng)用。這種轉(zhuǎn)變可能反映了行業(yè)的自然演化，但會(huì)暫時(shí)減少整體投資水平，直到新的焦點(diǎn)領(lǐng)域成熟。另外，2024上半年量子計(jì)算初創(chuàng)公司成立數(shù)量較2023上半年有所下降。這表明在全球經(jīng)濟(jì)下行的大背景下，創(chuàng)業(yè)者采取了更加謹(jǐn)慎的態(tài)度，等待更清晰的實(shí)用、可擴(kuò)展的量子優(yōu)勢(shì)證據(jù)出現(xiàn)后再進(jìn)行針對(duì)性的融資。投資者越來(lái)越重視商業(yè)可行性的證明和明確的盈利路徑。尚處于技術(shù)開(kāi)發(fā)早期階段的量子計(jì)算公司可能發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有展示實(shí)際應(yīng)用和潛在市場(chǎng)需求的情況下，難以獲得資金支持。此外，技術(shù)挑戰(zhàn)仍是量子計(jì)算面臨的重要問(wèn)題，如量子比特相干時(shí)間、錯(cuò)誤率和可擴(kuò)展性等。這些挑戰(zhàn)可能導(dǎo)致投資者重新評(píng)估實(shí)現(xiàn)商業(yè)可行量子計(jì)算機(jī)的時(shí)間線(xiàn)，從而影響投資流動(dòng)。除了技術(shù)挑戰(zhàn)，其他技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)也在分散投資者對(duì)量子計(jì)算的關(guān)注和資源，如高級(jí)經(jīng)典計(jì)算方法、機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化、生成式人工智能等新興技術(shù)。融資金額、筆數(shù)均有所減少后疫情時(shí)代經(jīng)濟(jì)環(huán)境低迷仍在持續(xù)，在高通脹率等諸多因素的沖擊下，這對(duì)量子信息科技等前沿技術(shù)領(lǐng)域的投資產(chǎn)生不利影響。在量子計(jì)算領(lǐng)域，較2023年相比，融資金額、融資筆數(shù)均有所下降。2024上半年，量子計(jì)算領(lǐng)域共發(fā)生22筆融資事件，合計(jì)6.27億美元。其中，18筆為社會(huì)融資，A輪最多（9筆其次為種子輪/天使輪（4筆）、B輪（2筆），以及其他3筆未披露具體情況的融資，總共6.07億美元。除此以外，上半年還有4筆政府資助，總共0.20億美元。獲得融資的公司，主營(yíng)業(yè)務(wù)是多元化的，包括不同的技術(shù)路線(xiàn)，以及核心硬件、軟件等。較2023年的融資領(lǐng)域分布，已有更多超出整機(jī)層面外的硬件，以及符合輕資產(chǎn)模型的量子軟件企業(yè)。種子/天使4筆$11.73MA$140.13MB種子/天使4筆$11.73MA$140.13MB$126.50M未披露$328.34M政府資助4筆$20.09M融資輪次與筆數(shù)種子/天使口B回A融資輪次超導(dǎo)離子阱光量子其它硬件量子軟件種子/天使種子/天使AB未披露C12政府資助rigetti注：其它硬件包括半導(dǎo)體、量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)、量子存儲(chǔ)器等。融資以硬件為主2024年，全球量子計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)資本延續(xù)了2023年的趨勢(shì)，繼續(xù)從硬件轉(zhuǎn)向軟件。量子計(jì)算硬件的研發(fā)和制造在前些年已經(jīng)獲得了大量社會(huì)資本，新進(jìn)投資者的投資機(jī)會(huì)和標(biāo)的在現(xiàn)階段有所收緊。相對(duì)于硬件來(lái)說(shuō)，軟件開(kāi)發(fā)是一種輕資產(chǎn)，在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和技術(shù)情況下可能因此獲得了融資。圖表72024上半年全球量子計(jì)算軟硬件融資額占比圖軟件$12.50M$12.50M$32.27M$32.27M4.0%4.0%澳洲$22.00M其他其他硬件美洲在量子計(jì)算領(lǐng)域表現(xiàn)出明顯的硬件投資優(yōu)勢(shì)。首先，量子計(jì)算硬件的穩(wěn)定性和可靠性提高，于是投資者開(kāi)始關(guān)注如何充分發(fā)揮這些硬件的潛力，自然會(huì)將部分投資轉(zhuǎn)向軟件。其次，隨著各個(gè)行業(yè)不斷探索量子計(jì)算應(yīng)用，這些行業(yè)里的公司對(duì)量子軟件的需求也在與日俱增。美洲地區(qū)擁有全球最活躍的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，這為量子軟件的創(chuàng)新提供了理想的土壤。投資者可能認(rèn)為在這個(gè)創(chuàng)新生態(tài)中，能夠孵化出眾多具有商業(yè)潛力的量子軟件。因此，2023年，美洲在軟件方面的融資占比高達(dá)72.8%。但如今，投資者意識(shí)到，現(xiàn)有NISQ計(jì)算機(jī)仍然難以真正發(fā)揮已有量子算法的實(shí)力，所以2024上半年，美洲地區(qū)的投資者又重新將投資重心放在硬件上。與美洲類(lèi)似，在亞洲、歐洲和澳洲地區(qū)，硬件投資同樣占主導(dǎo)地位。一方面，這些地區(qū)的量子計(jì)算機(jī)硬件仍落后于美國(guó)，各國(guó)出于自身信息安全的考慮，大力發(fā)展硬件。另一方面，政策環(huán)境和對(duì)科技研發(fā)的資金支持也促使投資者更傾向于在硬件方面進(jìn)行投資，以保持在技術(shù)上的領(lǐng)先地位。此外，從經(jīng)典計(jì)算機(jī)的發(fā)展史來(lái)看，前30年的利潤(rùn)集中在硬件端，當(dāng)硬件相對(duì)成熟之后，軟件才逐漸開(kāi)始占據(jù)越來(lái)越多的市場(chǎng)份額。預(yù)計(jì)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相似，因此現(xiàn)階段，投資者更愿意將資金投向硬件。08政策作為體現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略和發(fā)展理念的剪影，反映出各國(guó)對(duì)量子產(chǎn)業(yè)的看法以及對(duì)它的支持程度。并且政策具有導(dǎo)向作用，能夠促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級(jí)。隨著量子科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家意識(shí)到發(fā)展量子的必要性，并將其升至戰(zhàn)略地位。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，各國(guó)國(guó)家級(jí)量子政策的數(shù)量超過(guò)2023上/下半年，從側(cè)面印證了各國(guó)政府對(duì)量子科技與產(chǎn)業(yè)的重視。下表匯總了2024上半年發(fā)布的國(guó)家級(jí)量子政策，可以看出，在政策方面，中國(guó)與美國(guó)對(duì)量子的支持力度最大，遠(yuǎn)超其他國(guó)家和地區(qū)，這也是中美在多個(gè)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的縮影。圖表82024上半年全球國(guó)家級(jí)量子政策進(jìn)展國(guó)家/組織國(guó)家/組織機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介政策（2024版關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)清單）美國(guó)白宮科技政策辦公室此份文件中涉及的量子信息和使能技術(shù)包括：量子計(jì)算，量子設(shè)備的材料、同位素和制造技術(shù)，量子傳感，量子通信和網(wǎng)絡(luò)，支持系統(tǒng)。加速法案）美國(guó)院這項(xiàng)立法將促進(jìn)國(guó)防部對(duì)量子技術(shù)的態(tài)度，并推進(jìn)美國(guó)的國(guó)家安全。除其他舉措外，該法案將為國(guó)防部建立一個(gè)框架，以?xún)?yōu)化其量子技術(shù)開(kāi)發(fā)和過(guò)渡的方法，并授權(quán)國(guó)防量子技術(shù)試驗(yàn)臺(tái)。于保護(hù)我們國(guó)家數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)免受未來(lái)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的白宮圓桌會(huì)議的簡(jiǎn)報(bào)）美國(guó)管理和預(yù)算辦公室科學(xué)技術(shù)政策辦公室OMB和OSTP召集了來(lái)自政府、行業(yè)和學(xué)術(shù)界的領(lǐng)導(dǎo)人舉行圓桌會(huì)議，討論解決關(guān)于“促進(jìn)美國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，同時(shí)降低易受攻擊的加密系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，以及《2022年量子計(jì)算網(wǎng)絡(luò)安全準(zhǔn)備法案》”在圓桌會(huì)議上，幾位高級(jí)官員發(fā)表了講話(huà)，強(qiáng)調(diào)了加密技術(shù)在提供關(guān)鍵政府服務(wù)時(shí)對(duì)隱私和安全的重要性。美國(guó)聯(lián)邦調(diào)查局成立國(guó)家反間諜工作組（NCITF）下屬的量子信息科學(xué)反間諜保護(hù)小組（QISCPT）。這一新成立的小組專(zhuān)注于確保美國(guó)在量子科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位不受威脅，加強(qiáng)了國(guó)家對(duì)這一關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的安全防護(hù)。美國(guó)美國(guó)商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）將37家中國(guó)實(shí)體納入出口管制實(shí)體清單。其中，有22個(gè)實(shí)體是因?yàn)樯嫦印矮@取或試圖獲取美國(guó)原產(chǎn)物項(xiàng)，用于發(fā)展量子技術(shù)能力”被加入清單，包括一個(gè)中心4基地、4個(gè)中科院所、10家中電科單位，2家公司。北方，強(qiáng)大而自由：加拿大國(guó)防的新愿景）加拿大加拿大國(guó)防部加拿大將參加新成立的北約創(chuàng)新基金，該基金將為加拿大創(chuàng)新企業(yè)提供額外的資金來(lái)源。該基金是世界上第一個(gè)以國(guó)防為重點(diǎn)的多主權(quán)風(fēng)險(xiǎn)投資基金，為開(kāi)發(fā)對(duì)我們的國(guó)防至關(guān)重要的軍民兩用、新興和顛覆性技術(shù)的初創(chuàng)公司提供投資。國(guó)家/組織國(guó)家/組織機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介政策（規(guī)范量子技術(shù)應(yīng)用）英國(guó)監(jiān)管視野委員會(huì)支持創(chuàng)新的方法監(jiān)管量子技術(shù)，包括建立適用于特定應(yīng)用的監(jiān)管框架，并與量子創(chuàng)新的獨(dú)特特性和發(fā)展階段相適應(yīng)、促進(jìn)國(guó)際合作和協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)等14項(xiàng)關(guān)鍵建議，為政策制定者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)提供了安全有效推進(jìn)突破性量子技術(shù)的重要指導(dǎo)。英國(guó)英國(guó)出口管制聯(lián)合小組禁止向任何目的地出口或以電子手段轉(zhuǎn)讓"量子比特設(shè)備和量子比特電路、量子控制組件和量子測(cè)量設(shè)備和計(jì)算機(jī)、“電子組件”和包含某些集成電路的組件。Strategy（北約量子技術(shù)戰(zhàn)略摘要）北約\概述了如何將量子應(yīng)用于傳感、成像、精確定位、導(dǎo)航和授時(shí)等領(lǐng)域的國(guó)防和安全，如何改進(jìn)潛艇探測(cè)，以及如何利用抗量子加密技術(shù)升級(jí)和保護(hù)數(shù)據(jù)通信。日韓啟動(dòng)尖端量子合作）東京大學(xué)、首爾國(guó)立大學(xué)三所學(xué)校簽署新的三邊量子伙伴關(guān)系，培養(yǎng)量子勞動(dòng)力，加強(qiáng)美日韓在新的全球經(jīng)濟(jì)中的集體競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)、日本和韓國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人承諾向各自國(guó)家的人民展示三邊合作的切實(shí)利益。美日韓還于去年12月簽署了鼓勵(lì)三國(guó)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展科學(xué)合作的三邊框架。技術(shù)實(shí)驗(yàn)室與韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院就量子計(jì)算展開(kāi)合作）國(guó)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究準(zhǔn)科學(xué)研究院美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）與韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院（KRISS）的代表簽署了一份現(xiàn)有諒解備忘錄的修正案，將量子計(jì)算精密計(jì)量學(xué)相關(guān)的研發(fā)合作納入其中。Council（美國(guó)-歐盟貿(mào)易和技術(shù)委員會(huì)聯(lián)合聲明）盟美國(guó)-歐盟貿(mào)易和技術(shù)理宣布將在人工智能、量子技術(shù)、6G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)等新興技術(shù)領(lǐng)域以及半導(dǎo)體領(lǐng)域加強(qiáng)合作。密鑰分發(fā)的立場(chǎng)文件）瑞典法國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全局、比利時(shí)聯(lián)邦信息荷蘭國(guó)家通信安全局、瑞典國(guó)家通信安全局盡快停止僅依賴(lài)易受量子攻擊的現(xiàn)有公鑰加密技術(shù)，并建立新的密鑰體系：優(yōu)先事項(xiàng)應(yīng)是遷移到抗量子加密技術(shù)或采用對(duì)稱(chēng)密鑰技術(shù)。（聯(lián)合意向聲明）國(guó)英國(guó)科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)邦教育與研究部聯(lián)合意向聲明，承諾兩國(guó)擴(kuò)大和深化他們的科學(xué)與研究聯(lián)系。德國(guó)是英國(guó)在全球的第二大研究合作伙伴，《聯(lián)合意向聲明》承諾兩國(guó)將進(jìn)一步深化這種關(guān)系?！堵?lián)合意向聲明》旨在將來(lái)自英國(guó)和德國(guó)的領(lǐng)先科學(xué)組織聚集在一起，擴(kuò)大和深化在量子技術(shù)、人工智能、清潔技術(shù)等領(lǐng)域的科研聯(lián)系與合作。增長(zhǎng)4.0戰(zhàn)略）韓國(guó)韓國(guó)政府今年下半年向民眾開(kāi)放國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的20量子比特量子計(jì)算機(jī)云服務(wù)。目標(biāo)到2026年實(shí)現(xiàn)50個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)技術(shù)，到2032年擴(kuò)展至1000個(gè)量子比特。政策國(guó)家/組織機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介?????,?????-???????（科學(xué)技術(shù)信息通信部為雙邊領(lǐng)域的公私溝通提供平臺(tái)）韓國(guó)韓國(guó)科學(xué)技術(shù)信息通信成立量子先驅(qū)戰(zhàn)略協(xié)商委員會(huì)，旨在推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)交流。該委員會(huì)將專(zhuān)注于量子通信、量子計(jì)算和量子傳感等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，負(fù)責(zé)制定量子領(lǐng)域的政策方向，促進(jìn)公私部門(mén)合作，并支持量子技術(shù)的研究與商業(yè)化。子技術(shù)路線(xiàn)圖）電子和信息技術(shù)部印度政府電子和信息技術(shù)部的網(wǎng)絡(luò)安全小組制定并發(fā)布了量子技術(shù)路線(xiàn)圖草案，包括量子計(jì)算系統(tǒng)的發(fā)展、量子通信、量子科學(xué)戰(zhàn)略應(yīng)用、量子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等8方面，并向公眾征集意見(jiàn)反饋。關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)前瞻部署新賽道：推動(dòng)下一代移動(dòng)通信、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、量子信息等技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，加快量子、光子等計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新突破，加速類(lèi)腦智能、群體智能、大模型等深度賦能，加速培育智能產(chǎn)業(yè)。創(chuàng)新標(biāo)志性產(chǎn)品：量子計(jì)算機(jī)。加強(qiáng)可容錯(cuò)通用量子計(jì)算技術(shù)研發(fā)，提升物理硬件指標(biāo)和算法糾錯(cuò)性能，推動(dòng)量子軟件、量子云平臺(tái)協(xié)同布置，發(fā)揮量子計(jì)算的優(yōu)越性，探索向垂直行業(yè)應(yīng)用滲透。強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)：聚焦元宇宙、腦機(jī)接口、量子信息等重點(diǎn)領(lǐng)域，制定標(biāo)準(zhǔn)化路線(xiàn)圖，研制基礎(chǔ)通用、關(guān)鍵技術(shù)、試驗(yàn)方法、重點(diǎn)產(chǎn)品、典型應(yīng)用以及安全倫理等標(biāo)準(zhǔn)，適時(shí)推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。2024年全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化工作要點(diǎn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聚焦碳達(dá)峰碳中和、人工智能、量子技術(shù)等關(guān)鍵和新興技術(shù)領(lǐng)域，新增一批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織注冊(cè)專(zhuān)家。十四屆全國(guó)人大第二次會(huì)議政府工作報(bào)告國(guó)務(wù)院在未來(lái)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，開(kāi)辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道。2023年度普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)備案和審批結(jié)果教育部批準(zhǔn)合肥工業(yè)大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、太原理工大學(xué)、福州大學(xué)、河南大學(xué)增設(shè)“量子信息科學(xué)”專(zhuān)業(yè)。第二批中央企業(yè)原創(chuàng)技術(shù)策源地布局建設(shè)國(guó)務(wù)院國(guó)資委開(kāi)展第二批中央企業(yè)原創(chuàng)技術(shù)策源地布局建設(shè)，在量子信息、類(lèi)腦智能、生物制造等36個(gè)領(lǐng)域，支持40家中央企業(yè)布局52個(gè)原創(chuàng)技術(shù)策源地。兩批布局后，共有58家中央企業(yè)承建97個(gè)原創(chuàng)技術(shù)策源地。信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃中央網(wǎng)信辦、市場(chǎng)監(jiān)管總信息化部加快量子信息標(biāo)準(zhǔn)布局，推動(dòng)術(shù)語(yǔ)、功能模型、參考架構(gòu)等基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)研制，開(kāi)展量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。關(guān)于發(fā)布高精度量子操控與探測(cè)重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南的通告國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)公布了11個(gè)量子精密測(cè)量項(xiàng)目。注：因各國(guó)政府項(xiàng)目/計(jì)劃的申請(qǐng)方式不同、公開(kāi)程度不同，因此該表格僅收錄政策，諸如“歐洲地特”、“用于創(chuàng)新計(jì)算的低溫技術(shù)先進(jìn)研究”、“國(guó)家量子虛擬實(shí)驗(yàn)室”等項(xiàng)目/計(jì)劃不在其列。09未來(lái)發(fā)展展望量子處理器是量子計(jì)算機(jī)的核心，其性能在很大程度上決定了量子計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算能力和應(yīng)用前景。當(dāng)前，傳統(tǒng)的量子比特結(jié)構(gòu)雖然在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中取得了重大進(jìn)展，但仍然面臨諸多技術(shù)瓶頸，例如退相干、噪聲干擾、可擴(kuò)展性不足等問(wèn)題。因此，探索新結(jié)構(gòu)和新工藝成為推動(dòng)量子計(jì)算處理器發(fā)展的關(guān)鍵。首先，新型量子處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著提升了量子比特的性能。例如，超導(dǎo)量子比特具有較高的集成度和較快的操作速度，但對(duì)低溫環(huán)境要求苛刻，于是，transmon、fluxonium、unimon等超導(dǎo)量子比特結(jié)構(gòu)相繼提出。2024上半年，TerraQuantum提出了新型超導(dǎo)量子比特flowermon，有望將量子處理器的相干時(shí)間提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。其次，新工藝的發(fā)展也在推動(dòng)量子處理器的制造向更高效、更可靠的方向邁進(jìn)。目前，量子處理器的制造工藝尚未完全成熟，仍存在許多挑戰(zhàn)，例如量子比特的集成度和穩(wěn)定性問(wèn)題。然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和納米制造技術(shù)的進(jìn)步，量子處理器的制造工藝正在不斷優(yōu)化。尤其是硅基量子計(jì)算芯片的發(fā)展，通過(guò)借鑒傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝，實(shí)現(xiàn)了更高的量子比特集成度和更好的工藝控制能力，這將有助于推動(dòng)量子計(jì)算處理器的批量生產(chǎn)和商業(yè)化。2024上半年，英特爾推出了一種300mm低溫探測(cè)工藝，能夠獲得跨整個(gè)晶圓的自旋量子比特器件的大量數(shù)據(jù)，并且實(shí)現(xiàn)了99.9%的門(mén)操作保真度，是全CMOS工業(yè)制造的量子比特中所達(dá)到的最高保真度水平。此外，材料科學(xué)的進(jìn)展也為量子處理器的開(kāi)發(fā)提供了新的方向。超導(dǎo)材料的改進(jìn)、新型半導(dǎo)體材料的應(yīng)用，以及基于二維材料的量子器件開(kāi)發(fā)，正在為量子計(jì)算處理器的性能提升鋪平道路。尤其是石墨烯、拓?fù)浣^緣體等新材料的引入，有望顯著提高量子比特的操作效率和穩(wěn)定性。例如，斯坦福大學(xué)提出了一種創(chuàng)建鈮基量子比特的方法，實(shí)現(xiàn)了6200萬(wàn)分之一秒的相干時(shí)間，比其性能最好的鈮基量子比特長(zhǎng)150倍?？偟膩?lái)說(shuō)，量子計(jì)算處理器的新結(jié)構(gòu)和新工藝的開(kāi)發(fā)，將直接影響量子計(jì)算的計(jì)算能力和實(shí)際應(yīng)用前景。隨著研究的深入和技術(shù)的成熟，未來(lái)我們有望看到更加高效、穩(wěn)定和可擴(kuò)展的量子處理器，為量子計(jì)算的廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前，量子計(jì)算機(jī)面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，增加量子比特?cái)?shù)、增加相干時(shí)間、提高保真度。為了增加量子比特?cái)?shù)，IonQ的研究人員正在探索通過(guò)離子-光子糾纏的方式，實(shí)現(xiàn)不同離子系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離量子糾纏。這種方法不僅可以增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，還能為未來(lái)構(gòu)建分布式量子計(jì)算網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。其次，量子存儲(chǔ)器的發(fā)展也是量子計(jì)算可擴(kuò)展性的重要方向之一。量子存儲(chǔ)器可以在不破壞量子態(tài)的情況下，將量子信息存儲(chǔ)一定時(shí)間，這對(duì)于量子計(jì)算機(jī)在處理大規(guī)模量子信息時(shí)至關(guān)重要。例如，哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所設(shè)計(jì)出一種基于光力學(xué)誘導(dǎo)透明度的光內(nèi)存，通過(guò)聲子模式存儲(chǔ)光信息，可以作為長(zhǎng)壽的光量子內(nèi)存。北京清華大學(xué)量子信息中心、合肥國(guó)家實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)出一種能夠存儲(chǔ)72個(gè)光量子比特的高性能量子內(nèi)存，支持多達(dá)一千次的隨機(jī)存取寫(xiě)入或讀取操作，性能比以往的記錄提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。雖然當(dāng)前的量子存儲(chǔ)器技術(shù)仍處于早期階段，但已有研究顯示，通過(guò)優(yōu)化量子存儲(chǔ)器的材料和結(jié)構(gòu)，可以顯著延長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間和提高存儲(chǔ)效率，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算提供可能。此外，可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)群的研發(fā)還涉及到量子比特的互聯(lián)和量子信息的傳輸?shù)燃夹g(shù)難題。為此，量子互聯(lián)技術(shù)和量子網(wǎng)絡(luò)的研究也逐漸成為重點(diǎn)。通過(guò)量子互聯(lián)，多個(gè)獨(dú)立的量子處理器可以在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同工作，類(lèi)似于經(jīng)典計(jì)算中的分布式計(jì)算系統(tǒng)。這一技術(shù)不僅可以提升量子計(jì)算的計(jì)算能力，還能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的量子算法和更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。綜上所述，量子計(jì)算的研發(fā)除了傳統(tǒng)的單一量子系統(tǒng)，新增了更加復(fù)雜、可擴(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)群。這一趨勢(shì)的實(shí)現(xiàn)將依賴(lài)于離子-光子糾纏技術(shù)、量子存儲(chǔ)器的突破，以及量子互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)有望形成更為強(qiáng)大和實(shí)用的量子計(jì)算系統(tǒng)。隨著人工智能（AI）和量子計(jì)算的快速發(fā)展，二者的結(jié)合正在成為一個(gè)重要的研究方向。“AI+量子”不僅能夠優(yōu)化量子計(jì)算的硬件和軟件設(shè)計(jì)，還能催生新的量子AI模型，推動(dòng)量子計(jì)算向更高效、更實(shí)用的方向發(fā)展。首先，AI在量子計(jì)算中的應(yīng)用體現(xiàn)在對(duì)量子門(mén)操作的優(yōu)化上。例如，T門(mén)是量子計(jì)算中的重要邏輯門(mén)，被廣泛用于量子算法的實(shí)現(xiàn)。然而，由于T門(mén)的操作較為復(fù)雜，如何有效地減少T門(mén)的使用數(shù)量成為量子計(jì)算中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。Quantinuum、DeepMind、阿姆斯特丹大學(xué)研究人員可以利用AI，自動(dòng)優(yōu)化量子線(xiàn)路中T門(mén)和π/8門(mén)的使用，從而降低了量子計(jì)算的復(fù)雜度，提高了計(jì)算效率。具體而言，AI算法能夠分析大量量子電路的操作路徑，找出最優(yōu)的T門(mén)使用方案，并通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)，進(jìn)一步提升量子計(jì)算的性能。其次，AI和量子計(jì)算的融合還推動(dòng)了新的量子AI模型的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的AI模型依賴(lài)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)的算力，而量子計(jì)算具有巨大的并行計(jì)算能力和獨(dú)特的量子特性，這為構(gòu)建全新的AI模型提供了可能。例如，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（QNN）和量子支持向量機(jī)（QSVM）等模型通過(guò)利用量子疊加和量子糾纏等特性，可以在某些任務(wù)上顯著提升計(jì)算效率和精度。尤其是在大數(shù)據(jù)處理、圖像識(shí)別和自然語(yǔ)言處理等領(lǐng)域，量子AI模型有望帶來(lái)顛覆性的技術(shù)突破。再次，AI+量子技術(shù)的融合不僅體現(xiàn)在量子計(jì)算的軟硬件優(yōu)化上，還促進(jìn)了量子算法和量子應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)展。通過(guò)AI算法的輔助，研究人員可以更快地設(shè)計(jì)和驗(yàn)證新的量子算法，并找到最適合量子計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景。這種協(xié)同作用將推動(dòng)量子計(jì)算從理論研究向?qū)嶋H應(yīng)用加速過(guò)渡，為解決諸如復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題、藥物設(shè)計(jì)、金融風(fēng)險(xiǎn)分析等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題提供新的解決方案。例如，加拿大AI研究機(jī)構(gòu)Mila和法國(guó)中性原子量子公司Pasqal探索通過(guò)量子計(jì)算基準(zhǔn)和張量網(wǎng)絡(luò)耦合來(lái)增強(qiáng)生成建模。不過(guò)，目前該領(lǐng)域仍處于嘗試階段。總的來(lái)說(shuō)，AI與量子計(jì)算的結(jié)合正在加速推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)利用AI技術(shù)，優(yōu)化量子計(jì)算的硬件設(shè)計(jì)、提升量子算法的效率、開(kāi)發(fā)新的量子AI模型，量子計(jì)算有望在未來(lái)的科技發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。隨著量子計(jì)算硬件的發(fā)展，量子比特?cái)?shù)在2023年12月突破了千位大關(guān)，一定程度上宣告了NISQ時(shí)代的落幕。這一突破不僅標(biāo)志著量子計(jì)算硬件技術(shù)的進(jìn)步，也為量子計(jì)算軟件算法的創(chuàng)新和實(shí)用化提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著量子比特?cái)?shù)量的增加，量子計(jì)算的計(jì)算能力大幅提升。這使得一部分原本只能在理論上探討的復(fù)雜量子算法有了實(shí)際實(shí)現(xiàn)的可能。目前，一部分量子算法研究人員將精力投入能夠在NISQ計(jì)算機(jī)運(yùn)行的算法，推動(dòng)量子計(jì)算實(shí)用化。例如，在金融、材料科學(xué)、藥物設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，量子計(jì)算的潛力已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。通過(guò)利用大量量子比特，研究人員可以模擬更復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)、優(yōu)化投資組合、甚至在人工智能領(lǐng)域進(jìn)行深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練。這些應(yīng)用場(chǎng)景的成功落地，標(biāo)志著量子計(jì)算正在從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。例如，加拿大OLED技術(shù)開(kāi)發(fā)商O(píng)TILumionics和加拿大量子糾錯(cuò)公司NordQuantique正在利用量子模擬進(jìn)行電子結(jié)構(gòu)計(jì)算、振動(dòng)電子光譜和從頭算分子動(dòng)力學(xué)(AIMD)，旨在確定先進(jìn)材料開(kāi)發(fā)效率的提高方法，這些材料可能應(yīng)用于顯示器以外的多個(gè)行業(yè)，包括半導(dǎo)體、制藥和特種化學(xué)品。軟件算法的設(shè)計(jì)離不開(kāi)跨學(xué)科合作。量子計(jì)算不僅是物理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉領(lǐng)域，也涉及到數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等多個(gè)學(xué)科。要想將量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)拓展至更多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算技術(shù)的全面發(fā)展和普及，那就少不了擴(kuò)學(xué)科合作。例如，花旗銀行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室與以色列量子軟件公司Classiq建立合作，雙方將借助AmazonBraket平臺(tái)共同研究用于投資組合優(yōu)化的量子解決方案。只有與不同行業(yè)開(kāi)展合作，才能讓量子算法更好更快地取得創(chuàng)新?？傊殡S著量子比特?cái)?shù)量的增加，量子計(jì)算機(jī)不僅在計(jì)算能力上取得了突破，也在軟件算法的創(chuàng)新和實(shí)用化進(jìn)程中邁出了重要一步。未來(lái)，隨著硬件和軟件的不斷進(jìn)步，量子計(jì)算將逐步走向成熟，并在更多實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)其巨大潛力。·混合算力平臺(tái)是量子云平臺(tái)中短期內(nèi)的主在量子計(jì)算領(lǐng)域，混合算力平臺(tái)正在成為各大機(jī)構(gòu)發(fā)展量子計(jì)算云平臺(tái)的主要方向?；旌纤懔ζ脚_(tái)結(jié)合了經(jīng)典計(jì)算和量子計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，提供了更強(qiáng)大的計(jì)算能力和更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為量子計(jì)算中短期內(nèi)發(fā)展的重要趨勢(shì)。首先，混合算力平臺(tái)通過(guò)集成經(jīng)典計(jì)算資