量子科技加速落地：行業(yè)應(yīng)用的無限可能

顏媛媛

百度超導(dǎo)量子計算機乾始

強化國家量子科技工作頂層設(shè)計

日前，科技部部長王志剛帶隊赴合肥調(diào)研量子科技發(fā)展情況，對加強國家量子科技工作頂層設(shè)計、強化應(yīng)用場景導(dǎo)向、加強量子科技人才培養(yǎng)等提出具體要求。

王志剛強調(diào)，下一步要強化國家量子科技工作的頂層設(shè)計，做好新時期國家量子科技發(fā)展規(guī)劃布局，堅持目標牽引和應(yīng)用場景導(dǎo)向，系統(tǒng)性、體系化推進我國量子科技工作。合肥實驗室要圍繞國家戰(zhàn)略，充分發(fā)揮國家戰(zhàn)略科技力量的骨干引領(lǐng)作用，強化有組織科研，團結(jié)帶動國內(nèi)優(yōu)勢團隊協(xié)同創(chuàng)新，催生更多重大成果，推進示范應(yīng)用。

而前不久，2023 年度長三角地區(qū)主要領(lǐng)導(dǎo)座談會指出，要謀劃建設(shè)長三角區(qū)域量子通信城際干線網(wǎng)絡(luò)。第五屆長三角一體化發(fā)展高層論壇也同步發(fā)布了長三角區(qū)域量子保密通信骨干網(wǎng)建設(shè)成果，長三角區(qū)域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)線路總里程約2860 公里。

此外，月初上海超級計算中心與本源量子攜手成立長三角量超協(xié)同創(chuàng)新中心，該中心成立是“量超協(xié)同”在全國的先行試點，將有助于推動量子計算技術(shù)服務(wù)長三角經(jīng)濟發(fā)展一體化。

行業(yè)研究聚焦三大領(lǐng)域

世界首顆量子通信衛(wèi)星、世界首條量子保密通信“京滬干線”、世界首臺光量子計算機、祖沖之號計算機、悟空號計算機……近年來，我國量子科技正在加速落地，2023 年春節(jié)剛過，我國首條量子芯片生產(chǎn)線在合肥正式亮相，而科大國盾量子的176 比特“祖沖之號”量子計算云平臺，也于5 月31 日向全球開放，加速推動量子科技在全球范圍內(nèi)的落地。

在具體應(yīng)用落地方面，量子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展是通過對微觀粒子系統(tǒng)及其量子態(tài)進行觀測及精準操控，利用量子糾纏、量子疊加等物理現(xiàn)象賦能信息產(chǎn)業(yè)，當前研究主要聚焦在量子計算、量子通信和量子精密測量三大領(lǐng)域。

量子計算方面，未來隨著硬件層面的技術(shù)瓶頸突破及算法/ 軟件的豐富，有望率先應(yīng)用于：1. 生物制藥、化工、能源材料等領(lǐng)域模擬復(fù)雜的化學反應(yīng)過程及建模；2. 金融資產(chǎn)、物流運輸、航空航天、交通管制等方向提升計算效率，實現(xiàn)營運效率提升；3. 賦能加密系統(tǒng)；4. 針對人工智能的算法訓練及落地等領(lǐng)域。

“量子計算機在解決特定問題上速度比傳統(tǒng)計算機要快許多。量子計算機可以作為超級計算機的加速組件。”上海超級計算中心主任李根國表示。“祖沖之號”量子計算總師朱曉波也曾向媒體表示，未來，在人工智能、氣象預(yù)報、資源勘探、藥物設(shè)計等需大規(guī)模計算的領(lǐng)域，量子計算機都可能有實質(zhì)性突破。

業(yè)內(nèi)分析認為，量子計算有望徹底解決經(jīng)典計算的算力不足問題。隨著AI 所需的算力越來越多，2030 年算力以及耗電量都可能出現(xiàn)超高數(shù)據(jù)級增長，量子計算機或許有望成為AI 算力“神藥”之一。

量子通信方面，目前已具備初步商用條件。我國積極推進京滬干線/ 武合干線/ 北京城域網(wǎng)/ 合肥城域網(wǎng)等地面量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，中國科學技術(shù)大學牽頭研制“墨子號”量子通信衛(wèi)星并實現(xiàn)跨越4600 公里的星地量子密鑰分發(fā)。

關(guān)于量子測量技術(shù)，國儀量子（合肥）技術(shù)有限公司董事長賀羽告訴記者，傳統(tǒng)測量技術(shù)在分辨率和靈敏度上有一定局限，量子測量技術(shù)可以精細到納米、亞納米量級，“將量子精密測量用于生命科學領(lǐng)域，能精確分析血液中極微量物質(zhì)含量；用于超導(dǎo)材料的研發(fā)，能實現(xiàn)納米級別的表面磁性分布成像；用于石油行業(yè)則可以實現(xiàn)對地下油氣存儲分布勘探等。”

國之重器的競爭

顯而易見，在算力成為全球戰(zhàn)略資源的當下，能夠帶來新一輪信息技術(shù)革命的量子科技，是各國搶占經(jīng)濟、軍事、安全等領(lǐng)域全方位優(yōu)勢的戰(zhàn)略制高點。智研咨詢發(fā)布的《 2022—2028 年中國量子通信行業(yè)市場運營格局及未來前景分析報告》顯示，美國、英國、中國、俄羅斯、法國、德國等17 個國家/ 地區(qū)發(fā)布了統(tǒng)一的國家量子科技政策支持本國量子通信行業(yè)的發(fā)展。這意味著，這些國家將在量子領(lǐng)域制定高層面的制度與規(guī)劃，并進行巨額投資，以保障本國量子科技的發(fā)展。

全球量子科技領(lǐng)域的競爭都相當激烈

目前，全球量子科研集中于量子計算、量子通信、量子精密測量等方面，中國基本處于世界第一陣營，是少數(shù)掌握從0 到1“Know how”（ 關(guān)鍵訣竅）的國家之一，在光量子和超導(dǎo)量子兩個方面都實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”，也是全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星和首顆量子微納衛(wèi)星的發(fā)射國。

在創(chuàng)新賽道上，加速奔跑的量子產(chǎn)業(yè)，將帶來無限可能。