9月29日消息，中國(guó)信通院近日發(fā)布了《量子計(jì)算發(fā)展態(tài)勢(shì)研究報(bào)告（2024年）》。

報(bào)告披露，全球量子計(jì)算論文發(fā)表量在約10年時(shí)間里增長(zhǎng)了4倍，反映了科研活躍度的不斷提高，尤其是2017年開始增速明顯加快。其中，美國(guó)和中國(guó)占據(jù)前兩位，分別是5430篇和4813篇，遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家，這反映了兩國(guó)在量子計(jì)算科研方面的活躍度和領(lǐng)先地位。德國(guó)、英國(guó)和日本緊隨其后，發(fā)文量分別為1955篇、1441篇和1421篇，也顯示出了強(qiáng)勁的研究活躍度。

從量子計(jì)算技術(shù)路線來(lái)看，超導(dǎo)量子計(jì)算、離子阱量子計(jì)算、中性原子量子計(jì)算、光量子計(jì)算、硅半導(dǎo)體量子計(jì)算五條技術(shù)路線均受到廣泛關(guān)注，發(fā)文量均呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，超導(dǎo)量子計(jì)算和中性原子量子計(jì)算的論文發(fā)表量增長(zhǎng)尤為突出。

從量子計(jì)算專利申請(qǐng)來(lái)看，中國(guó)占比最高，為39%，美國(guó)以28%位居其后。兩國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先其他國(guó)家。其中，超導(dǎo)量子計(jì)算路線專利的全球申請(qǐng)量為9380件，全球授權(quán)量為3976件。從專利申請(qǐng)總量和授權(quán)總量?jī)煞矫婢煽闯?，超?dǎo)路線在五條技術(shù)路線中表現(xiàn)最為突出，這表明超導(dǎo)量子計(jì)算路線長(zhǎng)期被業(yè)界寄予厚望。

從量子計(jì)算企業(yè)來(lái)看，截止2024年7月，全球量子計(jì)算企業(yè)數(shù)量為329家，包括科技企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、供應(yīng)鏈企業(yè)和行業(yè)應(yīng)用企業(yè)等。其中初創(chuàng)企業(yè)為234家。分國(guó)家來(lái)看，美國(guó)有93家，其中初創(chuàng)企業(yè)62家；中國(guó)有36家，其中初創(chuàng)企業(yè)24家。值得一提的是，2024年1-7月，全球僅新增1家量子計(jì)算企業(yè)。

從全球整體情況看，共有60余家量子計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)研制企業(yè)，其中專注于超導(dǎo)路線的企業(yè)數(shù)量最多，共25家，占36%，超過(guò)三分之一。離子阱、光量子和硅半導(dǎo)體路線分別為1312、11家，數(shù)量相近。中性原子量子計(jì)算相對(duì)少，僅有8家約占11%。

從投融資看，2023年的143筆已披露的量子計(jì)算投融資事件中，依舊以風(fēng)險(xiǎn)投資為主共91筆，共涉及融資金額近13億美元，占比超60%，其中種子輪共有34筆，約1.2億美元。A輪和B輪分別是19筆和13筆，金額約為8.7億美元和3.4億美元，投資方中全球各大電信運(yùn)營(yíng)商的投資力度也在不斷加大。其他投融資事件里Grant(資助激勵(lì))類型筆數(shù)最多，共有36筆，超7400萬(wàn)美元，投資方以政府機(jī)構(gòu)、軍方為主，例如美國(guó)DARPA、NSF、DOE，英國(guó)Innovate UK等。整體來(lái)看，量子計(jì)算投融資市場(chǎng)比較活躍，但仍處于早期投資階段。

從技術(shù)路線來(lái)看，報(bào)告指出，量子計(jì)算目前呈現(xiàn)多種硬件技術(shù)路線并行發(fā)展的態(tài)勢(shì)。目前不同技術(shù)路線可以歸納為兩類，一類是以超導(dǎo)路線、硅半導(dǎo)體路線為代表的人造粒子路線，另一類是以離子阱路線、中性原子路線、光量子路線為代表的天然粒子路線。前者在擴(kuò)展性等方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)但在邏輯門保真度、量子比特控制等指標(biāo)提升方面對(duì)加工工藝條件的依賴性較高。后者具有比特全同性和高邏輯門精度等優(yōu)勢(shì)，但實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的系統(tǒng)將會(huì)面臨困難。近年來(lái)，多條技術(shù)路線量子比特規(guī)模、質(zhì)量、退相干時(shí)間等關(guān)鍵指標(biāo)持續(xù)優(yōu)化，技術(shù)水平穩(wěn)步提升依舊保持多元化和競(jìng)爭(zhēng)性的發(fā)展格局，路線收斂呈現(xiàn)出較大不確定性，短期內(nèi)難以形成方案聚焦。

多條硬件路線的技術(shù)突破難度和發(fā)展應(yīng)用前景存在差異，各有優(yōu)劣勢(shì)，目前仍處于并行發(fā)展階段，何種體系最優(yōu)尚無(wú)明確定論。當(dāng)前量子計(jì)算原型機(jī)的性能水平距離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可容錯(cuò)通用量子計(jì)算依舊存在較大差距，技術(shù)攻關(guān)的核心要素是高精度擴(kuò)展量子計(jì)算原型機(jī)比特規(guī)模，這意味著量子比特的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)控等方面均面臨巨大挑戰(zhàn)，未來(lái)仍需學(xué)術(shù)界和工程界協(xié)同努力攻關(guān)。

從應(yīng)用看，現(xiàn)階段，量子計(jì)算機(jī)具有軟硬件使用門檻高、硬件環(huán)境要求嚴(yán)苛以及運(yùn)維成本高昂等特點(diǎn)，這使得企業(yè)和個(gè)人用戶難以在本地進(jìn)行部署。以此為背景，量子計(jì)算云平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，融合了量子計(jì)算與經(jīng)典云服務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為用戶提供量子計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)功能量子計(jì)算云平臺(tái)憑借其靈活的服務(wù)模式、便利的接入方式以及豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，正逐漸成為量子計(jì)算重要發(fā)展方向之一，未來(lái)有望成為提供量子計(jì)算服務(wù)的主要應(yīng)用形式。全球已涌現(xiàn)出數(shù)十個(gè)量子計(jì)算云平臺(tái)。

當(dāng)前量子計(jì)算云平臺(tái)所能提供的量子計(jì)算處理器，已有超導(dǎo)離子阱、中性原子、光量子、硅半導(dǎo)體等技術(shù)路線。量子計(jì)算云平臺(tái)后端硬件的接入模式主要可分為三類：

第一類是自研設(shè)備接入模式，云平臺(tái)提供者具備量子計(jì)算硬件自主研發(fā)能力，在云平臺(tái)上提供自研的量子計(jì)算機(jī)或基于經(jīng)典算力的量子模擬器，代表性企業(yè)或機(jī)構(gòu)包括IBM、IonQ、Xanadu、Rigetti、本源量子、國(guó)盾量子、北京量子院等。

第二類是云服務(wù)接入模式，云平臺(tái)提供者憑借其云服務(wù)能力，在云平臺(tái)上接入其他供應(yīng)商的軟硬件，代表性企業(yè)或機(jī)構(gòu)包括微軟、亞馬遜、Strangeworks、弧光量子、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信等。

第三類是融合型接入模式，是上述兩類接入模式的綜合，即在接入自研硬件的同時(shí)也支持調(diào)用其他供應(yīng)商硬件資源，以IBM量子計(jì)算云平臺(tái)為例，該平臺(tái)可接入自研量子處理器以及RigettiXanadu、AOT、IonO等供應(yīng)商的硬件資源。