【CSDN 編者按】量子資訊/量子科技已經成為中國重要的科技名片，加速量子計算産業化程序，高品質的人才隊伍、核心技術與關鍵器件的突破，以及産學研深度協同缺一不可。
作者 | 量旋科技 責編 | 王子彧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産生沖擊、進行重構的重大颠覆性技術創新，将引領新一輪科技革命和産業變革方向。近年來，大陸加大對量子科技的研究投入，技術創新活躍，取得一批具有國際影響力的重大創新成果，包括量子反常霍爾效應的實驗發現、“墨子号”量子科學實驗衛星的發射、“九章”和“祖沖之号”量子計算機原型機的研制成功。
剛剛召開的十四屆全國人大一次會議開幕會上，政府工作報告中就特别指出：過去五年，科技創新成果豐碩。建構新型舉國體制，組建國家實驗室，分批推進全國重點實驗室重組。一些關鍵核心技術攻關取得新突破，載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機、衛星導航、量子資訊、核電技術、大飛機制造、人工智能等領域創新成果不斷湧現。
如今，量子資訊/量子科技已經成為中國重要的科技名片。
“量子資訊/量子科技”成兩會“高頻詞”，量子計算重要性提升
曆屆兩會中，“量子資訊/量子科技”成為成為科技領域中出現次數越來越多的“熱詞”，具有風向标意義。早在2010年兩會，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、資訊網絡、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，“科技創新實作重大突破。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年兩會，政府工作報告在回顧發展成績中分别談到量子資訊/量子科技。并且，在2021年兩會釋出的“十四五”規劃指出，不僅要整合優化科技資源配置，聚焦量子資訊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，瞄準量子資訊等前沿領域，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。
2010-2020年兩會關于量子資訊/量子科技内容
縱觀過去兩會和其他會議、政策對“量子資訊/量子科技”的提法，我們發現兩大變化：
一是從"量子資訊/量子科技”基礎理論研究到更強調産業化和應用落地。
二是量子計算成為單列的前沿技術方向，其重要性得到進一步提升。
随着數字化、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争力，量子計算不僅将為後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。
從1到N，量子計算的下一站：産業化落地
作為量子科技三大方向之一，量子計算憑借其并行計算能力和天然模拟原子、分子等特性，存儲資料能力強、執行運算速度快等核心優勢，成為突破經典計算極限的重要技術。它所帶來的算力飛躍将對應用領域産生颠覆性影響，深刻改變人類的經濟社會發展面貌。是以，量子計算已經成為全球主要國家和地區争奪的科技制高點。
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，量子計算産業化，走出實驗室，接受市場考驗，獲得使用者認可，即從1到N。
于大陸而言，國家政府自2016年以來，先後在政策、資金等方面持續投入，大學機關、科研機構和企業積極行動，投身量子計算。
政府支援發展量子計算或量子科技的相關政策盤點
政策上，中國從2016年起釋出多項量子相關政策，比如2016年8月，國務院釋出的《“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“量子調控與量子資訊”重點專項中累計撥款超過19.554億元人民币。
企業方面，不僅國内科技公司和網際網路企業紛紛開展量子計算研究，而且湧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。比如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”實作量子計算優越性，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“祖沖之号”誕生，後來更新的“祖沖之二号”達成量子優越性，進而使中國成為世界上唯一一個在兩個技術路線上實作“量子優越性”的國家。
“九章”量子計算機原型機
（圖源：中國科學技術大學，攝影：馬潇漢，梁競，鄧宇皓）
毫無疑問，“九章”和“祖沖之号”量子計算機原型機的誕生不僅代表着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準，而且意味着中國在量子計算的發展上跨過第一階段，迎來從1到 N 的量子計算産業化階段。
此前，由十家領先的德國公司宣布聯合成立的量子技術和應用聯盟 (QUTAC) 表示，随着量子計算機在特定計算挑戰方面超越了領先的超級計算機，以及實驗室環境之外的含噪聲中型量子（NISQ）計算機的可用性，現在已經進入量子計算的産業化階段。
對大陸來說，量子計算産業化意義非凡。一方面，隻有實作産業化，在市場落地，量子計算才有長久生命力，才能展現出真正的價值和潛力；另一方面，目前，全球量子計算産業化發展迅速，各個國家/地區之間的競争日趨激烈。中國科學院院士、北京量子資訊科學研究院院長向濤曾表示，量子計算的應用與産業化成為國際大企業展示實力、布局未來的新戰場，邏輯很簡單，失去量子計算的控制權，就可能失去未來資訊社會的話語權。
如何加速量子計算産業化落地？這三個因素是關鍵
目前，量子計算市場還處于起步階段。随着技術的成熟和應用的落地，市場将會不斷增長。
據 Research and Markets 的資料，2019年量子計算市場價值為5.071億美元，預計2020-2030年的複合年增長率為56%，到2030年達到649.883億美元。
波士頓咨詢（BCG）釋出的報告預測，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将達到近20億美元，2050年暴漲到2600多億美元；若量子計算技術疊代速度超出預期，樂觀估計2035年市場規模可突破600億美元，2050年則有望飙升至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産業化，還有一段很長的路要走。
雖然中國量子計算産業化近年來發展迅速，但仍處于跟跑階段。并且，内有産業化過程要解決的各種挑戰，比如标準體系尚未建立，行業缺乏規範引導，以及量子計算産業鍊多個環節薄弱；外有歐美發達國家帶來的産業競争壓力。
而要積極應對量子計算産業化程序中的挑戰，需要牢牢抓住人才、核心技術與關鍵器件、産學研協同創新三大關鍵。
在量子計算産業化程序中，人才是最關鍵的因素。量子計算對人才的需求具有多樣性。早期的量子計算研發偏重基礎研究，制造量子計算系統或量子計算機需要科學家、系統工程師和工業設計師等共同合作研制。一旦走向商業化和産業化，将轉向大規模、實用化，需要越來越多的專業工程師。
但現實是，不僅全球量子計算面臨人才短缺挑戰，而且中國在量子計算相關領域的人才也嚴重不足。根據麥肯錫的研究，每三個量子職位空缺隻有一個合格的量子候選人，并且這種情況将逐漸惡化。在中國，中科院計算所研究員孫曉明曾在清華大學AI Time論壇上介紹，量子計算領域的研究者還很少，人員的數量級大緻隻在千級規模，其中實體背景的研究者占到三分之二以上，還需要很多計算機背景的研究者參與。
為應對量子資訊人才的短缺，不僅國家層面開始強調，而且我們已經看到一些進展：中科大第一次申報新增設“量子資訊科學”大學專業成功獲批；清華大學成立了量子資訊班，由圖靈獎獲得者、中國科學院院士姚期智擔任首席教授。
此外，以量子科技為主題的各種大賽也紛紛湧現，包括“挑戰杯”競賽、大灣區量子計算挑戰營等，這些賽事活動不僅有利于發掘量子計算優秀人才，而且提供了一個量子計算交流平台，極大促進量子科技的發展。
當然，從長遠看，為保障大陸量子計算産業化的長期健康發展，還需要我們進一步鞏固量子計算人才培養機制，擴大專業人員隊伍，同時，完善量子計算人才培養制度，重點培養急需緊缺研究方向的高科技專業人才。并且，激發下一代對量子技術的興趣，将量子技術的基礎知識納入中國小課程，在高校進行量子計算相關學科建設。
如果說人才是最關鍵的因素，那麼核心技術與關鍵器件則是中國量子計算産業化要解決的核心命題。
僅以稀釋制冷機為例，它是超導量子計算機、半導體量子計算機和拓撲量子計算機中的核心裝置與器件。但是，全球稀釋制冷機的主要供應卻被歐美日公司牢牢掌控，其中，芬蘭的 Bluefors 和 英國的 Oxford instruments 公司占據了全球主要市場佔有率。
稀釋制冷機（圖源：nanoscience 官網）
無論是超導、半導體，還是拓撲量子計算機，它們對稀釋制冷機都有着較高的低溫要求。為保證稀釋制冷機的安全供應，大陸近年來加大自主研發力度。
但是，自研稀釋制冷機并不簡單，面臨着一系列挑戰，包括研制稀釋制冷機所必需的同位素氦-3、預冷所需的脈沖管和冷頭等預制冷裝置嚴重依賴進口，以及一些低溫裝置焊接工藝難題。此外，還有需克服像冷漏、超漏問題、盤管熱交換器和銀粉熱交換器等一系列技術難題。
而中科院實體所姬忠慶上司的團隊2021年在自主研發的無液氦稀釋制冷機上率先實作 8mk溫度，标志着大陸在稀釋制冷機上取得突破性進展。
除稀釋制冷機外，量子晶片同樣是超導等技術路線的量子計算機的關鍵器件。面對半導體行業内外發展環境，國内企業紛紛加強自主研發，提升晶片制造和加工能力，無論是華為公布的“量子晶片”專利，還是量旋科技建成的超導量子晶片實驗室，都讓我們看到了國内企業的努力和積極行動。
值得一提的是，建設專門的量子晶片加工實驗室對規模化量産量子晶片至關重要。隻有通過專門的量子晶片加工實驗室，大陸才有可能摸索出一套成熟的晶片加工工藝，進而制造出穩定可靠的量子晶片。
由此可見，加強核心器件和關鍵技術攻關，在關鍵領域實作自主可控，對于保障産業鍊供應鍊安全、增強大陸科技應對國際風險挑戰的能力至關重要。是以，中國有必要加強基礎研究和探索，在基礎層面實作核心技術突破，進而提高量子計算理論研究成果向實用化、工程化轉化的速度和效率。
無論是高品質的人才隊伍，還是核心技術與關鍵器件的突破，都需要一個很好的機制把它們連起來，即産學研深度協同，才能真正彙聚不同領域的力量，加速量子計算産業化程序。
以量子科技強國德國為例，該國通過建立燈塔項目，加強産學研協同，提高産業競争力。一是共議主題舉辦量子通信競賽，與科學家、工業界共同合作确定量子通信領域的巨大挑戰難題，以競賽的形式允許參賽者提供改善量子通信的關鍵實施方案，通過具體的技術目标實作産學研協同效應；二是資助卓越的量子計算叢集，選擇德國 3 個卓越的量子計算叢集進行資助，并引導其研究最有前途的量子計算方法，在明确實際應用目标的基礎上開發硬體平台進行展示， 在知識産權得到保護的前提下向全世界的研究人員開放使用。
從德國、美國的實踐，結合大陸的實情，需要建構良好的“産學研”體系，形成企業、高校與科研機構的分工協作、共同發展的組織機構，強化各機構之間的合作，提高效率。并且，加大學研機構與企業的交流合作，對接技術發展需求，促進産學研協同發展。比如哈工大（深圳）成立的量子資訊聯合研究中心，通過産研合作，充分發揮各自特長，實作産學研無縫對接，推進量子科技的發展。
綜上，加速量子計算産業化程序，高品質的人才隊伍、核心技術與關鍵器件的突破，以及産學研深度協同缺一不可。缺少任何一個要素，勢必阻礙大陸量子計算産業化的發展，導緻量子計算産業化程序受阻。
寫在最後
現階段，中國開啟實作高水準科技自立自強、建設科技強國新階段。作為基礎研究和颠覆性技術的量子計算，事關中國在未來資訊社會中的話語權，也是國家科技實力的核心競争力表現。而量子計算産業化是量子計算長遠發展的關鍵，隻有在人才、核心技術與關鍵器件和産學研深度協同三個方面共同進步，取得突破，才能加速量子計算産業化落地。
今年兩會，我們期待有更多關于量子計算的提案和建議，共同推動中國量子計算産業化發展。