賽迪譯叢：《量子計算現(xiàn)狀：構建量子經(jīng)濟》

量子經(jīng)濟》。報告認為，近年來量子技術發(fā)展迅速，應用潛能逐步落地，但當前技術發(fā)展尚未成熟，網(wǎng)絡安全問題和過高業(yè)務預期也影響技著技術的開發(fā)應用。報告通過統(tǒng)計量子技術公共和私人投資，整理各國政府和企業(yè)參與情況，分析技術現(xiàn)狀和評估標準，展望了量子技術在先進材料、復雜系統(tǒng)和新興技術等領域的應用前景，進而提出從人才、法規(guī)和標準等方面入手加速量子技術成熟，釋放應用潛力。賽迪智庫信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所和科技與標準研究所對該報告進行了編譯，期望對我國發(fā)展量子計算有所啟迪?！娟P鍵詞】量子計算量子經(jīng)濟應用領域以增強計塑應對氣候變化、饑餓和疾病的能加密技術，帶來巨大經(jīng)濟效益，對，并形成地緣政治戰(zhàn)略意義。因子計算鏈的一環(huán)。發(fā)展的businessfunctionsmckinseydigitalourinsightsquantumcomputingfunding%20remains%20nquantumtechnologymonitorpdf發(fā)的量子處理器可在幾分鐘內(nèi)完成當時全球性能最強的計盟委員會啟動了總經(jīng)費高達11億美元的“歐盟量子技術旗艦計量oomibmcomMayIBMMakesQuantumComputingAvailableonIBMCloudtonovation月23日，/articles/d41586-019-03213-z。congress/house-bill/6227/text。business%20functions/mckinsey%20digital/our%20insights/quantum%20computing%20funding%20remains%20onitorpdf圖，并他地圖1：中國和歐盟在量子計算公共投資方面遙遙領先加大拿俄羅斯 新加坡政府宣布的計劃投資額(單位：十億美元)歐盟公共投資來源(%)99(二)私人投資私人投資金額和量子計算初創(chuàng)企業(yè)數(shù)量同步快速增長。8。圖2：量子計算初創(chuàng)企業(yè)分布概覽況來源：麥肯錫咨詢公司，《量子技術監(jiān)測報告》，2022年，/~/media/mckinsey/business%20functions/mckinsey%20digital/our%20insights/quantum%20computing%20funding%20remains%20strong%20but%20talent%20gap%20raises%20concern/quantum-technology-monitor.pdf。dg圖3：超三分之二的量子計算股權投資發(fā)生在2018年以后20182018年后進行的股權投資(~13億美元)2021年股權投資金額預估將投資股權%百萬美元*已完成交易交易軟件硬件應件入占比圖4：初創(chuàng)企業(yè)投資分配量子量子計算計算機硬件系統(tǒng)應用圖5：隨投資增多，資金更多集中于軟件領域投資金額(百萬)投資金額(百萬)已完成交易交易投資股權%百萬美元*硬件軟件多家量子計算公司通過特殊目的收購公司(SPAC)完成首次公開募股(IPO)。公司交易所宣布日期進款紐約證券SPACdMYTechnologyGroup,IncIII元Rigetti9NASDAQSPACSupernovaPartnersAcquisitionCompanyII2021年2.6175億美元Arqit10NASDAQCentricusAcquisitionCorp.萬美元紐約證券DPCMCapital900萬美元(償還后)IonQ的量子計算專營公司12，緊隨其Schwarz技術公司收購瑞士ZurichInstruments公司13；2022。gqitlimitedaleaderinquantumencryptiontechnologyhtmlblnspacdeal2-02-08/。來源：“IonQ成為第一家上市的專營量子計算公司；完成與dMYTechnologyGroupIII的業(yè)務合并”，IonQ，2021年10月1日，/news/october-01-2021-ionq-listed-on-nyse。來源：ZurichInstruments公司，《ZurichInstruments并入Rohde&Schwarz公司》(新聞稿)，2021年7月5日，/ch/en/news/zurich-instruments-now-rohde-schwarz-company。ionsforglobalmarket來源：FredericLardinois，“QuantumMachines收購QDevil，構建全棧量子編排平臺”，TechCrunch，計算的當前和未來功能(一)新的計算可能欄目1：傳統(tǒng)計算機將繼續(xù)執(zhí)行大部分功能傳統(tǒng)計算機將與量子計算機共存，負責支持混合數(shù)據(jù)中心的量子計算處理工作流，例如運行量子線路，并繼續(xù)處理量子計算機不適合完成的日常任務，例如復制數(shù)據(jù)，或量子計算機不能提供任何有改進意義的任務，例如瀏覽在三個領域創(chuàng)造廣泛價值(見表2)。表2：量子計算應用領域應用領域材料科學與生物學復雜系統(tǒng)現(xiàn)有科技與研究具體行業(yè)tionplatform涉及復雜產(chǎn)品的行 量子計算應用管理和優(yōu)化存在大量變量或未知數(shù)的有技術和科研進展環(huán)境與社會影響發(fā)更強健和環(huán)境減少全球網(wǎng)絡能源消耗和排放；構建立隱私安全性更強加快基礎科學研究例證培植更加適應自優(yōu)化集裝箱空箱空間，實現(xiàn)環(huán)境效益加速機器學習算法潛在量子問題線性代數(shù)和質因數(shù)分解。(二)有重大影響的關鍵應用領域1、材料科學—走進新發(fā)現(xiàn)時代力學模型系統(tǒng)。確定完成特定任務和達到所需效果的最有效分子設計或結型碳捕獲材料。(2)能源生產(chǎn)存儲效率。采用量子計算機模仿和學習植物的自然光合作用17。發(fā)現(xiàn)能夠加源生產(chǎn)和使用效率。gspotentialimpactonchemicalsuting的能源效率19。量子模擬和優(yōu)化工具可用于設計作物特需型減少碳足跡以及對植物生長的副作用。蘇黎世聯(lián)邦理工學院和微軟的理論概念驗證已經(jīng)探討(4)醫(yī)療健康更有效的藥物設計將大大減少評估比較新化合物及其Janssen等領先制藥公司已經(jīng)開始和量子計算公司建立合作lsapsorgprresearchabstractPhysRevResearchtpsclimatemiteduexplainersfertilizerandclimatechange應用。2、復雜系統(tǒng)建?！獌?yōu)化實時決策量子計算機天然適合于處理包含固有結構20和多重變量愈加依更加有效和精確的決策。(1)金融、投資和保險產(chǎn)品通過分析處理數(shù)十億甚至數(shù)萬億的金融交易及其地點、雜種市(2)運輸、物流和供應鏈。優(yōu)德國聯(lián)邦鐵路公司已經(jīng)開始探索將量子計算機用于定產(chǎn)品設計任務。econceptsquantumtechnologiesairbusquantumcomputinge23來源：空客公司，《空客量子計算挑戰(zhàn)將推進可持續(xù)飛行》(新聞稿)，2020年12月10日，wsroompressreleasesairbusquantumcomputingchallengehelpsableflight3、對現(xiàn)有技術、數(shù)字基礎設施和研究的影響一方面，量子計算有望優(yōu)化機器學習算法，并為物理、(1)網(wǎng)絡安全)，密貨幣等?；蛞讶孢^渡到能抵御量子計算機攻擊的安全基礎設施上。法。其次，使用量子隨機數(shù)發(fā)生器(QRNG)來保護通信安量子計算的一項主要應用場景是更高效地解決機器學性模型，量子計算有機會促成人工智能民主化的整體轉變。通過提高訓練速度，企業(yè)可以過渡升級到處理實時數(shù)據(jù)流，并不斷改進人工智能應用程序，開創(chuàng)新的用例和業(yè)務模式。展模擬戰(zhàn)斗，但關系統(tǒng)過渡到能夠抵成為首個在國家層級的多國新興技術創(chuàng)新基金26，投資量子計算等兩用技術開30日，/abs/2111.15605。atohqnewshtm(4)技術突破三、技術現(xiàn)狀隨著多項技術途徑同步發(fā)展，量子技術實現(xiàn)穩(wěn)步提升。構建量子計算機的兩種方法——超導量子比特和捕獲離子趕上并發(fā)揮作用。1、量子計算機運行的關鍵部件線路U路(應用于多個量子比特的量子操作序列)。肖爾算法)將2、量子計算機發(fā)展水平而各不相同。的022年中期階雖然超導量子比特和捕獲離子硬件平臺發(fā)展勢頭領先，方生位。sCriteriahtml子優(yōu)勢。表3：量子計算硬件平臺發(fā)展成為通用量子計算機的成熟等級劃分成熟等級一級二級三級里程碑特征平臺具備相關性(創(chuàng)建量子平臺具備通用門集(控平臺具備量子糾錯和/或誤差抑制功能平臺具備大規(guī)模的1-3硬件平臺(非詳盡)優(yōu)點：芯片集成潛力、可擴NV中心可集成、相對容易3、最優(yōu)量子計算機挑戰(zhàn)：規(guī)模、質量和速度。圖6：量子計算平臺規(guī)模比較：通用控制的連接量子比特的最大數(shù)量的連接量子比特器量子比特離子(2)速度量子計算機的計算速度是通過在給定時間內(nèi)運行線路似基準進行比較。在實際計算圖7：量子計算平臺速度比較：給定時間內(nèi)運行的線路數(shù)量(3)質量著量子計算平臺質量比較：雙量子比特門錯誤率器離子量子比特方面，更全面地了解量子計算機的應用。4、應用程序運行的硬件要求兩種類型：容錯應用(要求硬件級別高于三級)和短期應用(可以在二級和三級