近日，谷歌成功研发新一代量子计算芯片Willow，引发马斯克等科技大佬点赞。该芯片尺寸仅4平方厘米，内建105个量子位元，在RCS基准测试中表现优异。实际上，中国在量子计算领域也取得一定成果，如实现“量子计算优越性”等。不过，相关专家指出，目前，量子计算仍处于早期发展阶段，距离商业化还有很长的路要走。
每经记者 朱成祥 张宝莲 每经编辑 陈俊杰
近日，谷歌披露其成功研发新一代量子计算芯片Willow，芯片尺寸仅4平方厘米，内建105个量子位元（Qubit）。在“随机电路取样”（RCS）基准测试中，全球第二快超级电脑Frontier需耗时“10的25次方”年才计算好的答案，Willow不到5分钟就能完成。
谷歌的成功，也引发马斯克、奥特曼等科技大佬点赞。
12月11日，国盾量子的量子计算负责人王哲辉对《每日经济新闻》记者表示：“（这是）一个很牛的科技进展，说明我们离可以纠错的量子比特应该不太远了，但量子计算是一个漫长的征程，如何用这样的量子比特做出‘能用’的量子计算机依旧是件极为不容易的事。”
谷歌表示，Willow可以成倍地减少错误，这破解了该领域近30年来一直追求的量子纠错的关键挑战。
对于谷歌此次在量子计算领域取得突破性进展的意义，王哲辉表示：“这次，谷歌使用随机电路采样RCS基准测试来衡量Willow的性能。它是目前可在量子计算机上进行的最难的经典基准测试。Willow在五分钟内完成了一项标准基准计算，而当前最快的超算之一Frontier完成同样计算需要10万亿亿年。这一成果进一步体现了量子系统相对于传统计算机的巨大计算优势。”
王哲辉补充说：“Willow实现了随着比特数的增加，错误率反而指数级下降。谷歌测试了从3×3、5×5到7×7不同大小的量子比特网格。这是超导量子系统上实时纠错的首次成功案例之一，提升了量子计算机的可靠性。”
据头豹研究院报告，量子计算可分为量子比特、量子门、量子算法、量子纠错、量子通信、量子仿真和量子编码等。由于量子比特极度脆弱，容易受到环境中的噪声和干扰，因此量子纠错是量子计算中重要的一环。
王哲辉也认为：“量子计算的潜力在于能够在某些特定任务上超越经典计算机，显著提高计算速度。但量子比特不可避免地会受到环境噪声的影响而出错，通常在量子计算中，使用的量子比特越多，发生的错误就越多。所以，对于规模化的量子比特系统，通过量子纠错来保证整个系统的正确运行是必然要求，也是当下量子计算走向实用，能提供真实有用的算力所面临的主要挑战。”
王哲辉认为：“一般来说，国际学术界设定了三个里程碑。第一步是实现‘量子计算优越性’；第二步是实现专用量子模拟机；第三步是在量子纠错的辅助下实现可编程通用量子计算机。”
头豹研究院报告显示，2020年，中国科学技术大学潘建伟院士、陆朝阳教授组成的研究小组在76个光子量子计算原型机上完成了“高斯玻色采样”计算，计算速度要比超级计算机快100万亿倍，从而实现“量子计算优越性”。
2021年，中国可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”问世。
本源量子方面向《每日经济新闻》记者提供的资料显示，本源量子已向海外首次销售中国自主量子算力。向海外销售的中国自主量子算力为中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”。
在量子计算机方面，国盾量子参与“巢湖明月”超量融合计算中心项目、协助中电信量子集团构建“超算-量子计算”混合计算架构体系，探索“超量融合”技术发展等。
头豹研究院认为：“通过中美量子计算产业基础对比发现，美国在量子计算领域的科研基础、政府活动、私营企业参与度和技术成果上均表现出明显优势。中国在部分领域有所进步，但在整体上仍需加强。未来随着基础研究提升、企业创新能力增强，中国量子计算市场规模在世界占比有望从2023年的15.1%上升至2028年的17.2%。”
王哲辉向记者表示：“我们始终强调，量子计算前途光明，但目前产业还是早期的阶段。”
王哲辉说：“从节奏上看，预计未来3年至5年，实现数百至上千个量子比特的相干操纵，解决量子化学、新材料设计、优化算法等问题，实现可扩展的量子纠错；未来10年至15年，在量子纠错的基础上，实现具备基本功能的通用容错量子计算机，探索密码分析、大数据分析等应用。概言之，目前依旧处于量子计算早期发展和产业化初期阶段，距离商业化还有很长的路要走，需产学研界的长期努力。”
量子计算产业链方面，据头豹研究院报告，量子计算行业产业链上游为环境与测控部分，主要包括量子比特测控系统（测控系统整机、低温微波器件、线缆、激光器和探测器）、量子比特环境（GM/脉冲管制冷机、稀释制冷机、真空系统）、芯片（设备与加工制造）、其他（材料）；产业链中游为硬件整机制造与软件，主要包含整机制造（超导、离子阱、光量子、中性原子、半导体和其他）和系统与应用软件开发；产业链下游为运营和应用环节，主要包含云平台以及行业应用。
头豹研究院行业分析师马天奇告诉《每日经济新闻》记者：“制冷机是环境实现核心装备。随着量子计算比特数量规模和操控精度的进一步提升，环境将面临更高的要求。稀释制冷机能够支持数千比特量级的布线和低温制冷，是量子计算的核心装备（主要用于超导和硅半导体路线）。”
稀释制冷机，正是构建超导量子计算机的关键核心设备，其用来为超导量子计算芯片提供接近绝对零度的超低温环境。
王哲辉介绍：“近年来包括国盾量子在内的国内科研机构和企业依靠自主研发，国产稀释制冷机技术达到国际先进水平。”
据了解，这几年国盾量子在量子计算领域，主要是攻关超导量子计算机的核心器件，包括室温电子学系统、稀释制冷机等，也提供量子计算云平台等相关服务。
本源量子则表示，其为中国目前交付超导量子计算机整机数量最多的公司，拥有国内唯一一条自主超导量子计算机制造链。
封面图片来源：视觉中国-VCG111482059272
1本文为《每日经济新闻》原创作品。
2 未经《每日经济新闻》授权，不得以任何方式加以使用，包括但不限于转载、摘编、复制或建立镜像等，违者必究。
每日经济新闻客户端