9月29日消息，中國信通院近日發(fā)布了《量子計算發(fā)展態(tài)勢研究報告（2024年）》。
報告披露，全球量子計算論文發(fā)表量在約10年時間里增長了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，美國和中國占據(jù)前兩位，分別是5430篇和4813篇，遙遙領先于其他國家，這反映了兩國在量子計算科研方面的活躍度和領先地位。德國、英國和日本緊隨其后，發(fā)文量分別為1955篇、1441篇和1421篇，也顯示出了強勁的研究活躍度。
從量子計算技術路線來看，超導量子計算、離子阱量子計算、中性原子量子計算、光量子計算、硅半導體量子計算五條技術路線均受到廣泛關注，發(fā)文量均呈現(xiàn)上升態(tài)勢，超導量子計算和中性原子量子計算的論文發(fā)表量增長尤為突出。
從量子計算專利申請來看，中國占比最高，為39%，美國以28%位居其后。兩國遠遠領先其他國家。其中，超導量子計算路線專利的全球申請量為9380件，全球授權量為3976件。從專利申請總量和授權總量兩方面均可看出，超導路線在五條技術路線中表現(xiàn)最為突出，這表明超導量子計算路線長期被業(yè)界寄予厚望。
從量子計算企業(yè)來看，截止2024年7月，全球量子計算企業(yè)數(shù)量為329家，包括科技企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、供應鏈企業(yè)和行業(yè)應用企業(yè)等。其中初創(chuàng)企業(yè)為234家。分國家來看，美國有93家，其中初創(chuàng)企業(yè)62家；中國有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家量子計算企業(yè)。
從全球整體情況看，共有60余家量子計算機硬件系統(tǒng)研制企業(yè)，其中專注于超導路線的企業(yè)數(shù)量最多，共25家，占36%，超過三分之一。離子阱、光量子和硅半導體路線分別為1312、11家，數(shù)量相近。中性原子量子計算相對少，僅有8家約占11%。
從投融資看，2023年的143筆已披露的量子計算投融資事件中，依舊以風險投資為主共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營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)類型筆數(shù)最多，共有36筆，超7400萬美元，投資方以政府機構、軍方為主，例如美國DARPA、NSF、DOE，英國Innovate UK等。整體來看，量子計算投融資市場比較活躍，但仍處于早期投資階段。
從技術路線來看，報告指出，量子計算目前呈現(xiàn)多種硬件技術路線并行發(fā)展的態(tài)勢。目前不同技術路線可以歸納為兩類，一類是以超導路線、硅半導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。前者在擴展性等方面占據(jù)優(yōu)勢但在邏輯門保真度、量子比特控制等指標提升方面對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，但實現(xiàn)更大規(guī)模的系統(tǒng)將會面臨困難。近年來，多條技術路線量子比特規(guī)模、質(zhì)量、退相干時間等關鍵指標持續(xù)優(yōu)化，技術水平穩(wěn)步提升依舊保持多元化和競爭性的發(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突破難度和發(fā)展應用前景存在差異，各有優(yōu)劣勢，目前仍處于并行發(fā)展階段，何種體系最優(yōu)尚無明確定論。當前量子計算原型機的性能水平距離實現(xiàn)大規(guī)模可容錯通用量子計算依舊存在較大差距，技術攻關的核心要素是高精度擴展量子計算原型機比特規(guī)模，這意味著量子比特的設計、制造和調(diào)控等方面均面臨巨大挑戰(zhàn)，未來仍需學術界和工程界協(xié)同努力攻關。
從應用看，現(xiàn)階段，量子計算機具有軟硬件使用門檻高、硬件環(huán)境要求嚴苛以及運維成本高昂等特點，這使得企業(yè)和個人用戶難以在本地進行部署。以此為背景，量子計算云平臺應運而生，融合了量子計算與經(jīng)典云服務，通過網(wǎng)絡為用戶提供量子計算機的遠程訪問功能量子計算云平臺憑借其靈活的服務模式、便利的接入方式以及豐富的應用場景，正逐漸成為量子計算重要發(fā)展方向之一，未來有望成為提供量子計算服務的主要應用形式。全球已涌現(xiàn)出數(shù)十個量子計算云平臺。
當前量子計算云平臺所能提供的量子計算處理器，已有超導離子阱、中性原子、光量子、硅半導體等技術路線。量子計算云平臺后端硬件的接入模式主要可分為三類：
第一類是自研設備接入模式，云平臺提供者具備量子計算硬件自主研發(fā)能力，在云平臺上提供自研的量子計算機或基于經(jīng)典算力的量子模擬器，代表性企業(yè)或機構包括IBM、IonQ、Xanadu、Rigetti、本源量子、國盾量子、北京量子院等。
第二類是云服務接入模式，云平臺提供者憑借其云服務能力，在云平臺上接入其他供應商的軟硬件，代表性企業(yè)或機構包括微軟、亞馬遜、Strangeworks、弧光量子、中國移動、中國電信等。
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也支持調(diào)用其他供應商硬件資源，以IBM量子計算云平臺為例，該平臺可接入自研量子處理器以及RigettiXanadu、AOT、IonO等供應商的硬件資源。
