量子計算髮展現狀與趨勢分析
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摘要：量子計算機有著當今計算機無法比擬的計算力，在爭奪量子霸權的路上，量子計算已經引得谷歌、英特爾、IBM等科技巨頭竟「折腰」，成為世界大國之間搶奪的戰略重地。
關於量子計算技術
量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式，基本原理是以量子位作為信息編碼和存儲的基本單元，通過大量量子位的受控演化來完成計算任務。
量子計算機具有極高的並行計算能力，可以解決大數分解、複雜路徑搜索等計算難題。隨著信息處理技術的推陳出新，量子計算將有望為密碼學、大數據和機器學習、人工智慧、化學反應計算、材料設計、藥物合成等許多領域的研究，提供前所未有的強力手段，對未來社會的在國防、政務、金融甚至銀行轉款、個人隱私保護方面等產生革命性的影響。
科技巨頭紛紛布局
歐美等發達國家政府和科技產業巨頭大力投入量子計算技術研究，取得一系列重要成果並建立了領先優勢。以美國加州大學、馬里蘭大學、荷蘭代爾夫特理工大學和英國牛津大學等為代表的研究機構基於超導、離子阱和半導體等不同技術路線，展開了量子計算機原理樣機試製與實驗驗證。谷歌與加州大學合作布局超導量子計算，2016年報道了9位超導量子比特的高精度操控，併購推出D-Wave量子退火機，探索人工智慧領域。2018年3月，Google量子人工智慧實驗室宣布推出全新的量子計算器「Bristlecone」（狐尾松），號稱「為構建大型量子計算機提供了極具說服力的原理證明」。微軟布局基於「任意子」方案的拓撲量子計算，並注重模擬器等軟體領域的同步開發。Intel同時開展半導體和超導方案，2017年10月報道了17位量子比特的超導晶元。IBM在2016年上線了全球首例量子計算雲平台，目前IBM Q處理器已升級至16/17位量子比特；2017年11月宣布基於超導方案實現了20位量子比特的量子計算機。同時，以D-Wave、IonQ、Rigetti Computing、1QBit為代表的初創企業迅速發展，各具特色，涵蓋硬體、軟體、雲平台等環節。
我國近年來開始加大重視程度、積極趕進，在科研布局和企業投入方面取得一定成果。以中科大、浙江大學和清華大學等為代表的研究機構在量子計算原理實驗和樣機研製等方面取得一定研究成果。2017年，中科大和浙江大學聯合宣布基於超導量子計算方案實現了10位量子比特的糾纏操控。同年，中科大還報道了基於波色子採樣的光量子計算機研究成果。在產業布局方面，阿里巴巴聯合中國科學院在2015年設立「中國科學院-阿里巴巴量子計算實驗室」，2018年2月，阿里雲聯合中科院發布量子計算雲平台，具備11比特的雲接入超導量子計算服務。2018年5月，阿里巴巴達摩院量子實驗室研發出量子電路模擬器「太章」。此外，騰訊也正在籌備建立量子實驗室。2017年5月，中國科學院發布世界上第一台超越早期經典計算機的光量子計算機。2017年10月，清華大學、阿里巴巴和本源量子各自發布了基於不同物理體系的量子計算雲平台。就目前而言我國的科技公司的量子計算成果來說，量子計算的發展是有目可睹的。
量子計算自主研發任重道遠
目前我國量子計算市場證處於培育階段，由於技術和應用場景的不成熟，還需進一步推進量子計算技術的發展以及新研發成果的發布。
一是加快推進關鍵技術與核心器件研發。加強周期極化鈮酸鋰波導製備、基於鈮酸鋰薄膜的新型光電子學器件、高效單光子探測產品、集成光學晶元、膜上光量子器件和移動量子通信設備等核心技術與器件的研究開發，搭建量子安全區塊鏈業務平台和量子通信業務支撐系統，推動重大共性關鍵技術協同創新。
二是做大做強量子科技產業發展基礎。加強量子通信網路試驗床、城域、城際量子通信網路等基礎應用網路和量子通信裝備研製、產業運營平台建設。重點開展量子技術標準、量子通信安全性等基礎研究工作，爭取在薄弱環節實現系統性突破，加快發展壯大量子信息產業基礎，形成量子信息發展新優勢。
三是拓展量子信息技術示範和推廣應用。加快推進量子信息技術在太陽能電池、天氣預報、密碼分析、石油探測、金融領域、搜索服務、人工智慧等領域開展應用，全面提升各領域信息安全。適時開展量子生物基因檢測應用研究，推進醫療科技創新。加快推進量子激光雷達技術在環保治霾、氣象監測等方面應用，解決霧霾精確定位、污染氣體成分精確測量等涉及社會民生的重大需求問題，實現人與自然和諧發展，提升人民生活質量。
四是推進量子科技服務。以滿足量子科技創新需求和促進產業孵化為導向，重點在金融服務平台、量子信息標準認證測評機構、知識產權公共服務平台、量子信息科技培訓基地、技術雙創平台和量子信息創新產業孵化器等載體建設方面取得突破，建立健全科技服務體系，推進專業化服務。
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