量子计算具有经典计算无法比拟的巨大信息携带和超强并行处理能力，能够在特定计算困难问题上提供指数级加速，有望成为未来几乎所有科技领域加速发展的“新引擎”。

但这个未来还有多远？国际上进展如何？国内是否跟上了？

7月26日，中国科学技术大学郭国平教授在线做客“武汉光电论坛”，为广大科研工作者、量子计算爱好者分享了最前沿的量子计算业界动态。

量子计算离我们还有多远？

量子计算机的发展可分为三个阶段。

学界与业界目前已实现了第一阶段目标，即建造量子计算原型机、量子退火机，实现量子霸权并提供给特定用户使用。

2007年，D-Wave实现世界首台商用量子退火机；2019年1月，IBM发布了全球首款商用量子计算原型机——IBM Q System One（第四代20量子比特）；9月，谷歌宣称利用其研发的Sycamore量子处理器实现“量子霸权”；2020年6月，霍尼韦尔发布号称“世界最快”，具有64位量子体积的离子阱量子计算机。

在国内，以本源量子为代表的行业先行者与BAT、华为等科技巨头纷纷布局量子计算。2018年末，本源量子发布了国内首款量子计算机控制系统，并计划于今年底搭建完成国内首台量子计算机原型机。

图片来源：本源量子

第二阶段，预计在未来十年，科学家们将针对人类面对的特定问题，例如解决大规模数据优化处理和特定计算困难问题（NP），研究专用的量子计算机。

第三阶段，就是制造通用量子计算机，实现广泛的商业化应用场景。乐观估计，该目标有望在未来三十年内实现。

中外团队最新进展

量子计算有多种物理实现体系，目前还未实现技术路线收敛。

半导体量子点技术可与传统的半导体CMOS工艺兼容，从集成扩展与芯片制造角度来说，有望实现大规模集成的量子芯片。Intel、台积电、鸿海科技与法国Leti都将其作为主要研发方向。

2014年，澳大利亚新南威尔士大学团队实现了99.6%保真度的单量子比特操作；东京大学团队在2018年实现了99.9%保真度的单量子比特操作。

2018至2019年，普林斯顿大学、代尔夫特理工大学、新南威尔士大学团队实现了两比特逻辑门操作。

2020年，国外团队实现了两个量子比特的长程耦合。新南威尔士大学与代尔夫特理工大学将半导体量子点芯片的工作温度大幅提升到了1.5k，同时保证单比特与两比特的保真度仍在90%以上。

在国内，本源量子依托中科院量子信息重点实验室，在半导体量子点技术上处于国内领先，国际一流水平。

目前已实现了高迁移率、低缺陷密度硅基量子芯片材料设计、生长与制备；8inch产线工艺用于多种硅基量子点制备。

2020年，本源量子团队在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性，实现硅基自旋量子比特寿命的高效调控，有利于进一步扩展硅基自旋量子比特。

在超导体系方面，谷歌、IBM等国际顶尖团队已进入NISQ（含噪声中型量子计算机）时代。本源量子紧追国际巨头，目前正在研制24位的超导量子芯片。

展望未来

随着谷歌、IBM推出50量子比特以上的中型量子计算机，美国已进入NISQ（含噪声中型量子计算机）时代。IBM与微软分别成立了IBM Q Network与Quantum Netwoek产业联盟，与各行业企业建立合作关系，探索量子计算在某些特定领域，例如人工智能、金融工程、智慧交通、生物医药、航天航空领域的现实应用。

2018年7月，本源量子牵头成立了国内首个量子计算产业联盟——本源量子OQIA，对标IBM、谷歌、微软等国际巨头，旨在加速量子计算技术开发，探索量子计算应用落地，培养量子计算生态圈，推动量子计算技术惠及国人。

今年6月，本源量子与联盟企业瀚海博兴联合攻关，研发出全新的新冠病毒检测试剂；7月，本源量子推出能够预测病毒传播节点的量子排序应用。

图片来源：本源量子

本源量子预计在今年底搭建完成国内首台量子计算机原型机，并向用户提供自主可控的基于真实量子芯片的量子计算云服务，填补国内在该领域的空白。