歐洲打出10億歐元量子賭注的第一張牌

編譯 魏劉偉

歐盟委員會的10億歐元(合11億美元)基金計劃的首批資助項目已經(jīng)發(fā)布，建造兩臺量子計算機的計劃位列其中。

量子旗艦計劃首次發(fā)布于2016年，2018年10月29日，歐盟委員會宣布了首批撥款的獲得者。20個國際團體（每個團體都包含公共研究機構和產(chǎn)業(yè)）將在3年內(nèi)獲得1.32億歐元的技術示范項目。

2018年10月29日，在奧地利維也納，量子旗艦計劃的第一筆撥款的宣布儀式

這些努力推動了將早期實驗室實驗轉(zhuǎn)化為應用（如實用的量子計算機）的全球熱潮，這些努力承諾開展若干工作，例如，預測量子計算的速度將會比傳統(tǒng)計算機快得多。2018年8月，德國聯(lián)邦政府悄然宣布了一項價值6.5億歐元的量子計劃。

量子旗艦計劃是繼“人類大腦”和“石墨烯”計劃后的歐盟委員會的第三個旗艦計劃，“人類大腦”和“石墨烯”計劃始于2013年。量子計劃于2016年宣布，是對一組專家所撰《量子宣言》的回應。

2017年，發(fā)布了量子計劃的更多細節(jié)和對立項的公開呼吁。量子旗艦計劃包括五個主題領域：量子計算機、量子模擬、量子傳感和計量、量子通信和基礎量子科學。這在很大程度上遵循了《宣言》的建議。

量子計算機

量子計算機的基金給了研究超導電路和離子阱這兩種領先技術的團體。

奧地利因斯布魯克大學的物理學家托馬斯·蒙茨（Thomas Monz）是離子阱項目的領軍人物之一，他說，其目標是利用可復制的方法(雖然不是批量生產(chǎn))制造量子計算機，這種方法足夠可靠，無須專家團隊的不斷干預。

蒙茨說：“到目前為止，我們所做的一切都是對原理的證明。如果它只工作一天或一小時，那是完全沒有問題的。”他說道，他們計劃建造的量子機器將和兩臺家用冰箱一樣大——顯著小于目前和房間一樣大的設備。

在量子通信領域，一筆撥款給了量子互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Quantum Internet Alliance），這是由來自歐洲各地的12家機構和公司組成的團體，目的是開發(fā)覆蓋整個歐洲大陸的“量子隱形傳輸”網(wǎng)絡。

德國慕尼黑路德維希馬西米蘭大學的物理學家伊曼紐爾·布洛赫（Immanuel Bloch）是一個團體的成員，該團體包括三個位于巴黎、因斯布魯克和慕尼黑的不同項目，目的是推進量子模擬，每個項目是關于不同類型的系統(tǒng)。這樣的機器使用一個量子系統(tǒng)來再現(xiàn)另一個量子系統(tǒng)的行為。它們類似于量子計算機，但它們的要求較低——特別是，它們對計算錯誤不那么敏感——因此可以在較短的時間得到實際應用。這包括“量子優(yōu)勢”：即他們能夠做經(jīng)典計算機所無法做的計算。布洛赫說：“我們想利用這些非常先進的平臺，展示量子計算在模擬材料和量子化學方面的優(yōu)勢?！?/p>

2018年10月29日宣布的其他撥款包括一系列項目，從PhoQuS到UNIQORN，每個項目都必然包含“Q”。一些立項的技術相對接近市場應用，包括超精密、便攜的原子鐘和芯片大小的設備，這些設備產(chǎn)生隨機數(shù)字供安全網(wǎng)絡使用。

沒有“登月計劃”（Moonshot）

對于大多數(shù)參與其中的實驗室來說，在購買機器或雇傭研究人員方面，旗艦項目不會有太大影響。雖然10億歐元聽起來很多，但這筆錢是面向幾十個實驗室在10年內(nèi)分配的。(歐盟只提供了10億歐元的一半，剩下的一半必須來自各個成員國的配套資金。)

荷蘭德爾夫特科技大學的物理學家利文·范德斯潘（Liven Vandersypen）表示，旗艦計劃錯失了為一個專注目標（如建造大型量子計算機）提供登月的機會。相反，在這一輪資金中，“只有2000萬歐元用于計算 ”，與美國半導體巨頭英特爾（Intel）合作、領導在硅芯片上制造量子計算機的范德斯潘這樣表示，“我看不到月亮。” （“登月計劃”在這里指的是一種需要激進的解決方案和突破性技術的項目，需要大量的資金投入。）

但其他人表示，旗艦計劃的主要優(yōu)勢在于，它迫使相關方——尤其是學術界和工業(yè)界——集中力量和知識。蒙茨說：“其強烈動機是確保我們在歐洲范圍內(nèi)進行合作?！?/p>

東京慶應大學工程師羅德尼·范邁特（Rodney Van Meter）表示，即便是大型企業(yè)進入這一領域，只是為了留住一批專家也需要大型公共資金計劃。他研究經(jīng)典和量子信息技術。“即便僅僅是為了培養(yǎng)谷歌和英特爾需要的人才，我們也需要在大學里設立量子課程?！?/p>

量子領域的未來競賽

從加拿大到日本，世界各地的公共資助者和大公司都押注于量子技術——其中一些仍未被證實是有用的——這將發(fā)展成為價值數(shù)十億美元的市場。托馬索·卡拉爾科（Tommaso Calarco）說，歐洲也希望確保自己能從未來的利潤中分得一杯羹?？ɡ瓲柨剖恰读孔有浴返淖髡咧?，也是德國赫爾姆霍茲中心的理論物理學家。使得歐盟委員會選擇量子物理學作為其第三個旗艦項目的“決定性刺激”是谷歌和IBM等美國科技巨頭在該領域投資的大幅增加。

英國于2014年啟動了2.7億英鎊(約合3.46億美元)的國家量子技術計劃，成為這一領域的先行者。中國已經(jīng)在該領域（包括量子通信衛(wèi)星）進行了大量投資，中國正計劃在合肥建立造價數(shù)十億美元的量子研究中心。與此同時，在美國，國會正在考慮為量子計算預留超過12億美元的提案。德國承諾為量子研究提供6.5億歐元資金，其在歐盟旗艦項目之上并一直持續(xù)到2022年。正在為德國政府提供項目顧問的布洛赫表示，這可能意味著：該計劃本身每年在德國分配的資金將超過歐盟旗艦計劃在整個歐洲的資金，盡管具體細節(jié)仍未決定。此外，布洛赫說，目前尚不清楚6.5億歐元中，除了國家已經(jīng)支出的資金外，還有多少是新增資金。

歐洲以前的旗艦計劃（一項是石墨烯，一項是大腦模擬）受到了批評，部分原因是它們以非競爭性的方式分配資金?？ɡ瓲柨普f，量子旗艦計劃的組織者已經(jīng)注意到了這些爭議。他說：“撥款實行公開招標，由外部合作者進行評估?！?/p>

資料來源 Nature