今年6月，潘建伟团队中国科技大学构建“祖冲知”超导量子计算原型；美国谷歌希望在2029年开发出第一台商用量子计算机；日本政府计划与约50家日本企业合作，成立量子研究小组，推动量子技术的发展。

量子计算机将在新药研发和密码破解等各个方面超越传统计算机，将对行业和国家安全战略产生巨大影响。引起了世界各国政府的高度重视。美国、中国、日本等国家也开始做出努力。

三个国家在量子计算机发展领域竞争，谁领先？

足够的市场潜力？重大战略意义

当量子计算机进行某些大规模计算时，它们比最好的传统计算机要快得多。优化、天气预报、药物分析等领域“大显身手”。

《日本经济新闻》7月6日报道称，如果用量子计算机开发划时代的电池和药物，将造福全人类。在更高的层面上，量子计算机有望破解网络密码，进而影响安全，掌握量子技术的国家将在高科技领域走在前列。

来自美国波士顿咨询集团的数据显示，到 2050 年，量子计算机有望创造 8500 亿美元的利润。日本《设计新闻》网站在7月6日的报告中也指出，未来30年量子计算机市场规模有望达到1万亿美元。

美国：2029年将开发商用量子计算机

让政府、企业和科学家“竞争”的是量子计算机的潜力和“金融”能力。

谷歌在今年 5 月公布了正在进行的量子计算机开发计划，目标是在 2029 年开发出第一台商用量子计算机。

其实早在 2019 年，谷歌就使用它的 53 量子比特量子计算机“Plane tree”在 200 秒内解决了最复杂的超级计算机“Summit”。这将需要10,000年。问题解决了，“量子霸权”的突破性进展已经成功实现——“量子霸权”是指“在存储和通信带宽呈指数级增长后，量子计算机拥有传统超级计算机所不具备的能力”。

是什么让谷歌认为“量子计算机是一种通用产品”。他们希望用它来解决现有计算机无法解决的各种问题，例如帮助开发应对气候变化的新材料和遏制全球流行的药物等。

为了解决设想的问题，当前量子比特的数量远远不够。谷歌计划将量子比特的数量增加到 100 万。它也将解决计算错误的最大问题。但是，量子位的加入意味着计算机布线和控制更加困难，因此需要大规模的技术创新。为此，谷歌在加州建立了新的研发基地。

据《科学》杂志报道，去年 9 月，IBM 表示将在 2023 年制造出包含 1000 个量子比特的量子计算机，并提高其容错率。

从国家层面来看，2018年，美国敲定了以量子计算机为核心的量子信息科学领域国家战略，并实施了美国国家量子计划，该计划投入了最大的资金。 5 年内达到 13 亿美元。 bill”。

中国：弯道超车实现“量子霸权”

《设计新闻》网站的报道指出，制造量子比特有几种不同的方法：超导、光子、离子阱和半导体（硅）中的电子自旋。

目前，谷歌和IBM一直致力于开发使用零电阻超导电路的量子计算机。他们的核心研究目标是增加可操纵量子比特的数量，提高操纵的准确性，最终将其应用到实际问题中。

在这方面，中国已经落后了。据《科学》杂志报道，今年5月，潘建伟院士团队宣布成功构建了超导量子比特数最多、含62比特的可编程超导量子计算原型“祖冲智”，实现了可编程超导量子计算ng原型。二维量子行走在量子搜索算法、通用量子计算等领域具有潜在的应用价值。今年6月，研究团队再接再厉，成功将“祖冲智”从62个超导量子位升级到66个超导量子位，以1.2小时完成世界最强超级计算机8年才能完成的任务。

除了超导方法，中国科学技术大学早在2020年就采用光子方法实现“量子霸权”，继谷歌：成功构建了76个量子比特（光子）“九章”。据悉，在解决5000万个样本的高斯玻色采样时，世界上最快的超级计算机预计耗时6亿年，《九章》仅需200秒。

研究团队表示：“希望通过 15 到 20 年的努力，能够开发出通用量子计算机来解决一些广泛使用的问题，例如密码分析、天气预报、药物设计、等，进一步探索物理、化学、生物等领域的一些复杂问题。”

此外，阿里巴巴集团还将研发量子计算机。公司于2015年与中科院成立量子计算实验室，2018年推出可在云平台上使用的服务。

日本：另一种加快步伐的方式

日本也不甘示弱，加快了量子计算机的发展步伐。今年4月，日本富士通宣布将与理化研究所（RIKEN）合作，在后者现有先进超导量子计算研究的基础上，在未来几年内打造一台1000量子比特的量子计算机。技术。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0728/1133.html

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