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量子科技如何從實驗室走向產業化落地

來源:智匯工業

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:量子計算研發 應用推廣

    ?量子科技發展具有重大科學意義和戰略價值,是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新,將引領新一輪科技革命和產業變革方向。


    今年全國兩會期間,全國人大代表、中科院量子信息重點實驗室副主任郭國平教授提交了關于貫徹落實中央經濟工作會議精神加快我國量子計算研發和應用推廣的建議。郭國平建議出臺國家級量子計算技術和產業支持政策,鼓勵央企及大型國企率先開展量子計算應用賦能場景示范,加快自主量子計算生態圈的構建。


    1量子科技成兩會“高頻詞”


    歷屆兩會中,量子科技成為成為科技領域中出現次數越來越多的“熱詞”,具有風向標意義。早在2010年全國兩會,政府工作報告在大力發展科學技術方面提到,“前瞻部署生物、納米、量子調控、信息網絡、氣候變化、空天海洋等領域基礎研究和前沿技術研究”。


    2016年全國兩會,政府工作報告在回顧“十二五”發展成就時稱,“科技創新實現重大突破。量子通信、中微子振蕩、高溫鐵基超導等基礎研究取得一批原創性成果”。


    2018年和2021年全國兩會,政府工作報告在回顧發展成績中分別談到量子信息/量子科技。并且,在2021年全國兩會發布的“十四五”規劃指出,不僅要整合優化科技資源配置,聚焦量子信息等重大創新領域組建一批國家實驗室,而且加強原創性引領性科技攻關,瞄準量子信息等前沿領域,實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。


    除兩會外,在2022年12月和2023年2月的兩次中央經濟工作會議上,會議均強調要加快量子計算等前沿技術研發和應用推廣。


    隨著數字化、網絡化、智能化深入發展,計算能力已經成為國家科技實力的核心競爭力,量子計算不僅將為后摩爾時代計算能力的提升提供全新的解決方案,而且是事關國家安全的關鍵核心技術。


    針對量子計算的發展,一般可分為兩個階段:


    第一階段,在實驗室搭建量子計算系統和展示性量子計算機的任務,即從0到1。

    第二階段,量子計算產業化,走出實驗室,接受市場考驗,獲得用戶認可,即從1到N。


    對我國而言,國家政府自2016年以來,先后在政策、資金等方面持續投入,大學單位、科研機構和企業積極行動,投身量子計算。


    2016年8月,國務院發布的《“十三五”國家科技創新規劃》在“科技創新2030-重大項目”中,“量子通信與量子計算機”為名列第三的重大科技項目。


    資金投入上,2016-2020年度,政府僅在“量子調控與量子信息”重點專項中累計撥款超過19.554億元人民幣。


    企業方面,不僅國內科技公司和互聯網企業紛紛開展量子計算研究,而且涌現出許多量子計算創業公司。


    經過多年耕耘,中國近年來在量子計算方面取得多項重大進展。中國科學技術大學潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊2020年在76個光子的光量子計算機原型機“九章”實現量子計算優越性,比谷歌“懸鈴木”快一百億倍;


    2021年,擁有62個量子比特的超導量子計算機原型機“祖沖之號”誕生,后來升級的“祖沖之二號”達成量子優越性,從而使中國成為世界上唯一一個在兩個技術路線上實現“量子優越性”的國家。


    毫無疑問,“九章”和“祖沖之號”量子計算機原型機的誕生不僅代表著中國在量子計算某些領域的自主研發能力進入國際先進水平,而且意味著中國在量子計算的發展上跨過第一階段,迎來從1到 N 的量子計算產業化階段。


    對我國來說,量子計算產業化意義非凡。一方面,只有實現產業化,在市場落地,量子計算才有長久生命力,才能體現出真正的價值和潛力;另一方面,當前,全球量子計算產業化發展迅速,各個國家和地區之間的競爭日趨激烈。


    2我國量子計算產業化面臨的問題


    波士頓咨詢(BCG)發布的報告預測,在不考慮量子糾錯算法的進展情況下,保守估計到2035年,全球量子計算應用市場規模將達到近20億美元,2050年暴漲到2600多億美元;若量子計算技術迭代速度超出預期,樂觀估計2035年市場規模可突破600億美元,2050年則有望飆升至2950億美元。由此可見,量子計算市場規模發展潛力巨大。


    但是,量子計算從實驗室走向產業化,還有一段很長的路要走。郭國平指出,我國量子計算科技及產業發展現狀依然不容樂觀,主要有以下3個問題:


    01我國量子計算國內應用落地難


    我國量子計算技術研發成本高,商業化開拓難,研發和應用之間“斷層”明顯。國際上,量子計算的研制開發已步入由龍頭企業主導,研發、應用“雙向驅動”,應用牽引和市場導向的加速效能凸現。


    與國外相比,我國量子計算產業發展較為滯后,和中國量子算力“攜手”開發應用的央企不到央企總數的5%,我國現有量子計算產業圈的整體實力僅為國外同類別量子產業圈的百分之一。


    同時我們也沒有很好的區分高校研究所、實驗室的量子科學研究以及產業化、市場化的量子技術產品研發,未能突出量子科技企業的主體創新地位和責任,未充分發揮應用需求牽引和市場競爭的作用。


    02歐美“環中國”量子算力“鏈”已基本閉環


    歐美等國量子計算起步早、發展快,產業成熟度高,呈“步步緊逼”態勢,已逐步建立“環中國”量子計算生態“鏈”,并通過科技制裁遏制或遲滯我國量子計算發展。


    2017年,美國IBM公司成立的產業聯盟擁有210多個成員,涉及500強公司、初創企業、學術機構和研究實驗室。加拿大2020年成功組建量子工業部,包含24家專門從事量子領域的加拿大硬件和軟件公司。2022年,德國漢堡啟動“量子創新之都”量子計算網絡聯盟。同年,澳大利亞國家級最高機構澳大利亞技術委員會(TCA)宣布成立澳大利亞量子聯盟(AQA)。中國周邊的日本、韓國、印度,甚至中國臺灣省的部分企業都紛紛入局,與這些聯盟機構展開合作。


    03加快量子計算研發和應用推廣要謹防“戶戶點火、家家冒煙”

    “關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的”,面對日益復雜的量子計算國際競爭形勢,我國必須奮起直追,2022年中央經濟工作會也明確提出了加快量子計算研發和應用推廣。在高度重視有序推進中國量子計算事業的同時,我們也需謹防“家家點火、戶戶冒煙”,一擁而上搞量子計算,從而分散弱化量子計算賽道上的中國力量。


    最近國內出現“量子計算熱”后,少數過去很少涉足量子計算研究的企業突然宣稱其在量子計算方面有“重大進展”,這種現象需引起重視。歐美大約從30年前開始布局量子計算研發,中國大約從20年前起步量子計算研發,不論是美國還是中國,在量子計算研發方面都經歷了一個長期過程。沒有人能“一日千里”研制出量子計算機,在歐美國際量子計算“圍堵”面前,中國量子計算研發力量需握緊拳頭,同心共力,艱苦奮斗。


    3助力量子計算“輕松落地”的三條路徑


    郭國平提到,中國已成為世界上第三個具備量子計算機整機交付能力的國家,但我國量子計算技術研發成本高,商業化開拓難,研發和應用之間“斷層”明顯,落地較難。


    對此,郭國平建議:“出臺國家級量子計算技術和產業支持政策,建立相應跨部門協調機制,多部門協同推進量子計算技術與產業發展,集中力量突破重點關鍵問題。”


    一是鼓勵使用現有國產首臺套量子計算機,引導國產量子計算機更快進入我國經濟體系,盡快對國民經濟形成實際算力支撐。


    二是強化企業創新主體地位和責任,鼓勵央企及大型國企率先開展量子計算應用賦能場景示范。


    量子計算作為國家戰略,關系到國家未來軍事安全和經濟發展。國家宜鼓勵引導央企、大型國企及其他行業龍頭企業和量子計算企業在目前國際量子算力已經發揮作用的領域盡快深化合作,這些領域有金融、生物醫藥、新材料、人工智能、氣象預報、密碼破譯、智能制造等,促進我國量子計算技術在經濟層面的應用。


    三是發揮國內市場優勢,以應用“反推”行業技術發展。


    谷歌、IBM等國外企業爭相布局自己的量子生態系統,如IBM Q Network已囊括多個行業的100多個組織,涵蓋航空、汽車、金融、能源、保險、材料和電子等領域,產品貫穿量子芯片、基礎軟件、應用服務等產業鏈上下游。


    參考國外經驗,我國宜根據經濟發展對量子計算的需求,建立完整量子計算應用生態體系,促進量子計算產業鏈創新鏈與應用需求的深度融合,設立企業牽頭的量子計算產業應用中心,給予國家專項資金支持計劃,落實科技創新稅收優惠政策,引導企業加大研發投入,扶持產業發展。


    (審核編輯: Doris)

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