量子科技加速落地：行業(yè)應(yīng)用的無(wú)限可能

顏媛媛

百度超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)乾始

強(qiáng)化國(guó)家量子科技工作頂層設(shè)計(jì)

日前，科技部部長(zhǎng)王志剛帶隊(duì)赴合肥調(diào)研量子科技發(fā)展情況，對(duì)加強(qiáng)國(guó)家量子科技工作頂層設(shè)計(jì)、強(qiáng)化應(yīng)用場(chǎng)景導(dǎo)向、加強(qiáng)量子科技人才培養(yǎng)等提出具體要求。

王志剛強(qiáng)調(diào)，下一步要強(qiáng)化國(guó)家量子科技工作的頂層設(shè)計(jì)，做好新時(shí)期國(guó)家量子科技發(fā)展規(guī)劃布局，堅(jiān)持目標(biāo)牽引和應(yīng)用場(chǎng)景導(dǎo)向，系統(tǒng)性、體系化推進(jìn)我國(guó)量子科技工作。合肥實(shí)驗(yàn)室要圍繞國(guó)家戰(zhàn)略，充分發(fā)揮國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的骨干引領(lǐng)作用，強(qiáng)化有組織科研，團(tuán)結(jié)帶動(dòng)國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)協(xié)同創(chuàng)新，催生更多重大成果，推進(jìn)示范應(yīng)用。

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

此外，月初上海超級(jí)計(jì)算中心與本源量子攜手成立長(zhǎng)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(guó)的先行試點(diǎn)，將有助于推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)服務(wù)長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)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(xiàn)”、世界首臺(tái)光量子計(jì)算機(jī)、祖沖之號(hào)計(jì)算機(jī)、悟空號(hào)計(jì)算機(jī)……近年來(lái)，我國(guó)量子科技正在加速落地，2023 年春節(jié)剛過(guò)，我國(guó)首條量子芯片生產(chǎn)線(xiàn)在合肥正式亮相，而科大國(guó)盾量子的176 比特“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算云平臺(tái)，也于5 月31 日向全球開(kāi)放，加速推動(dòng)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(guò)對(duì)微觀粒子系統(tǒng)及其量子態(tài)進(jìn)行觀測(cè)及精準(zhǔn)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(dāng)前研究主要聚焦在量子計(jì)算、量子通信和量子精密測(cè)量三大領(lǐng)域。

量子計(jì)算方面，未來(lái)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(xué)反應(yīng)過(guò)程及建模；2. 金融資產(chǎn)、物流運(yùn)輸、航空航天、交通管制等方向提升計(jì)算效率，實(shí)現(xiàn)營(yíng)運(yùn)效率提升；3. 賦能加密系統(tǒng)；4. 針對(duì)人工智能的算法訓(xùn)練及落地等領(lǐng)域。

“量子計(jì)算機(jī)在解決特定問(wèn)題上速度比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)要快許多。量子計(jì)算機(jī)可以作為超級(jí)計(jì)算機(jī)的加速組件?！鄙虾３?jí)計(jì)算中心主任李根國(guó)表示?！白鏇_之號(hào)”量子計(jì)算總師朱曉波也曾向媒體表示，未來(lái)，在人工智能、氣象預(yù)報(bào)、資源勘探、藥物設(shè)計(jì)等需大規(guī)模計(jì)算的領(lǐng)域，量子計(jì)算機(jī)都可能有實(shí)質(zhì)性突破。

業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，量子計(jì)算有望徹底解決經(jīng)典計(jì)算的算力不足問(wèn)題。隨著AI 所需的算力越來(lái)越多，2030 年算力以及耗電量都可能出現(xiàn)超高數(shù)據(jù)級(jí)增長(zhǎng)，量子計(jì)算機(jī)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(guó)積極推進(jìn)京滬干線(xiàn)/ 武合干線(xiàn)/ 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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)牽頭研制“墨子號(hào)”量子通信衛(wèi)星并實(shí)現(xiàn)跨越4600 公里的星地量子密鑰分發(fā)。

關(guān)于量子測(cè)量技術(shù)，國(guó)儀量子（合肥）技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)賀羽告訴記者，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在分辨率和靈敏度上有一定局限，量子測(cè)量技術(shù)可以精細(xì)到納米、亞納米量級(jí)，“將量子精密測(cè)量用于生命科學(xué)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(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的表面磁性分布成像；用于石油行業(yè)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下油氣存儲(chǔ)分布勘探等?！?h3>國(guó)之重器的競(jìng)爭(zhēng)

顯而易見(jiàn)，在算力成為全球戰(zhàn)略資源的當(dāng)下，能夠帶來(lái)新一輪信息技術(shù)革命的量子科技，是各國(guó)搶占經(jīng)濟(jì)、軍事、安全等領(lǐng)域全方位優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。智研咨詢(xún)發(fā)布的《 2022—2028 年中國(guó)量子通信行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)格局及未來(lái)前景分析報(bào)告》顯示，美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、德國(guó)等17 個(gè)國(guó)家/ 地區(qū)發(fā)布了統(tǒng)一的國(guó)家量子科技政策支持本國(guó)量子通信行業(yè)的發(fā)展。這意味著，這些國(guó)家將在量子領(lǐng)域制定高層面的制度與規(guī)劃，并進(jìn)行巨額投資，以保障本國(guó)量子科技的發(fā)展。

全球量子科技領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)都相當(dāng)激烈

目前，全球量子科研集中于量子計(jì)算、量子通信、量子精密測(cè)量等方面，中國(guó)基本處于世界第一陣營(yíng)，是少數(shù)掌握從0 到1“Know how”（ 關(guān)鍵訣竅）的國(guó)家之一，在光量子和超導(dǎo)量子兩個(gè)方面都實(shí)現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”，也是全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和首顆量子微納衛(wèi)星的發(fā)射國(guó)。

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