谷歌量子计算芯片取得“爆炸性”进展 产业链哪些环节至关重要？
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，相关有经验的人指出，目前，量子计算仍处于早期发展阶段，距离商业化还有非常长的路要走。
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。
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，明显提高计算速度。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总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。”
头豹研究院报告数据显示，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，以此来实现“量子计算优越性”。
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、私营公司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、企业创造新兴事物的能力增强，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，距离商业化还有非常长的路要走，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，最重要的包含量子比特测控系统（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，主要包含云平台和行业应用。
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逐步提升，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（大多数都用在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领先水平。”
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。
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