日本量子計算機開發最前沿！中國與其相比實力幾何？_Quant

量子計算機，聽起來十分“高大上”的一個名詞，雖然并沒有實際的走入人們的生活，可是如果成功的商用化，那將對世界造成“前所未有”的史詩級沖擊。2018年一年的時間，是量子計算機技術極速發展的一年，如果按照現在發展速度，預計在2035年將會“實用性”量子計算機將會登場，不過要到這一步，還有許多問題需要解決。日本“號稱”引領著亞洲科技的最前沿，我們就深入的聊一聊日本“量子計算機”發展的那些事！

量子計算機是否為“夢幻電腦”？

其實量子計算機的概念在很多人來看還是比較“玄乎”的存在，權威解釋是“遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算存儲及處理量子信息的物理裝置。”傳統計算機的最小情報單位是0和1，我們稱之為“比特”。量子計算機以“量子比特”為處理情報的基本單位，打個比方，如果存在300量子比特的量子計算機的話，也就是可以實現2的300次方的重合運算，這個數字要比構成宇宙的原子數還要大，稱其為“天文數字”一點兒也不為過。

日本央行行長：任何央行數字貨幣發行問題都將以不擾亂日本金融體系的方式進行設計:日本央行行長黑田東彥：任何央行數字貨幣發行問題都將以不擾亂日本金融體系的方式進行設計。[2021/5/13 21:57:10]

量子計算機就是“在多種重合狀態下進行并列運算的情報處理，之后利用干涉效果來獲得答案”，因此量子計算機的比特數增加1的話，其并列度就增加2倍，量子比特數增加N的話，并列度就增加2N倍。我們熟知的傳統計算機，有32位和64位的說法，用電腦上的語言來表示就是“32比特或者64比特”，比特數增加2倍，其并列度也就增加2倍。量子計算機和傳統計算機的最大不同就在于：比特數和性能之間的關系。未來的量子化學模擬以及量子機械學習方面的作用將是不可估量，更具體來講，在新藥開發、新材料設計、人工智能等領域，使用商用化的量子計算機將有著壓倒性的處理能力。

動態 | 日本加密交易所DeCurret發布杠桿交易應用程序:11月19日，虛擬貨幣交易所DeCurret宣布已經發布了一個杠桿交易應用程序“DeCurret虛擬貨幣杠桿交易應用程序”。這個應用程式僅適用于iOS，目前正在準備Android版本。此外，該公司宣布將開始一項免收取杠桿費的活動。（Coinchoice）[2019/11/19]

2018年“量子比特數”極速成長

最近量子計算機領域最熱的話題就是“量子比特數”極速增加，這一年多的時間集成度驚愕變化。現在，以谷歌、英特爾、IBM、微軟為代表的IT巨頭和眾多的初創企業正在攻克量子計算機的課題。實現量子計算機的技術雖然有著幾種不同的分類，可是在2018年的現在，技術開發最為“興盛”的是叫做“超導集成”的方式。“超導體”就是“在特定溫度下電力阻抗為0的物質”。超導集成量子計算機就是在10mK這種超低溫的情況下進行工作。世界上最初的超導集成量子計算機是1999年NEC的中村泰信和蔡兆申共同實現，再完成這項偉業以后，朝著集成化進行了更加深入的研究。

動態 | 日本富山第一銀行將支持其用戶使用該行數字貨幣進行購物:金色財經報道，日本富山第一銀行已啟動一項計劃，將支持其分行用戶使用該行的數字貨幣進行購物。該服務使用區塊鏈技術使數據難以篡改，此項服務將會在當地政府和購物街以地區貨幣的形式推出。據此前報道，日本富山第一銀行推出了區塊鏈驅動的穩定幣試點計劃，并期望在2019年10月將該令牌商業化。該穩定幣暫時命名為第一銀行硬幣（FBC）。[2019/11/6]

在17年后的2017年4月，集成化世界記錄是谷歌的9量子比特；然而2017年5月IBM和英特爾宣布制造了17量子比特的超導集成量子計算機，隨后IBM單獨宣布實現了50比特，英特爾宣布實現了49比特；2018年3月，谷歌宣布成功制造了72比特的超導集成量子計算機；僅僅1年多的時間竟然取得了如此巨大的成績！不過，實際能夠工作的超導集成量子計算機只有IBM的20量子比特、RigettiComputing公司的19量子比特、中國科學技術大學的12量子比特、阿里巴巴的11量子比特、谷歌的9量子比特。2018年12月，谷歌、IBM、英特爾的49~72量子比特的“中規模量子計算機”正在評價之中。

動態 | 日本NEC發布使用AI和面部識別技術的最新解決方案:9月6日至7日，日本電氣公司NEC在東京總部舉辦了“AI??IOT共創解決方案展示會”。一款利用區塊鏈和面部識別技術研發的網絡電子投票系統，用戶可在智能手機或平板電腦上通過NeoFace Cloud完成身份認證，實現智能化投票。用戶也可以通過NEC提供的Mynumbercard中的影像的解決方案直接進行身份認證進行投票。該方案可以減少統計錯誤并削減成本，且支持用戶在家進行個人投票，有望提高投票率。[2018/9/7]

如今量子計算機領域，谷歌、IBM、因特爾、RigettiComputing四家公司正在著力提高集成化，緊追其后的就是中國科學科技大學、阿里巴巴、微軟。從現在業界的信息來看，很多公司將“超導集成量子計算機”作為后續商業化的“重心”，與此相對抗的還有Silicone、離子阱、馬約拉納粒子、光子等平臺。今后會朝著哪個方向發展，實在是無法進行預測！

日本量子計算機發展道路上的“阻礙”

今后上文提到的“超導集成量子計算機”是否會繼續擴大？從硬件理論上來看，著實比較困難。作者調查了相關資料和與相關人士聊天了解到，目前日本方面的研究主要問題有下面的幾點：芯片尺寸問題。一個超導量子比特的尺寸約為0.1mm角，如果將1億個量子比特進行集成化的話，芯片整體尺寸將會有一個體育館那么大，將如此巨大的芯片在10mK的低溫下進行冷卻，是需要十分高超的“冷凍技術”。若非如此，只能想辦法盡可能的減小芯片尺寸，這種情況下就需要十分高超的三次元實裝技術和散熱技術。特別是配線和伴隨而來的熱量問題十分嚴重，超導集成量子計算機從外部到冷凍機內部都需要大量的配線。

除此之外，大規模化時高度精確的信號傳送技術、復雜電路構造的發熱、Cross-talk的抵減、量子比特特性的改善、龐大消耗電力的改善、量子計算機芯片自動不良感知的開發等技術課題不得不去面對。

中國和世界各國的行動

從現狀來看，雖然有很多需要攻克的課題，但是世界各國依然都在舉國家之力向量子計算機開發投入巨額預算。2018年10月，EU的大型量子計算機項目《EUQuantumFlagship》啟動，這個是10年預計花費10億歐元的超大項目。另外英國從2014年就開始了量子技術項目《UKNationalQuantumTechnologyProgram》，總預算是5年間2.7億英鎊。中國也將量子計算機的研發作為“國家重點研究領域”，預計2020年投入70億人民幣建立量子研究中心。美國則同樣有巨大的危機感，預計近期會通過量子計算機開發研究相關的法案，未來5年可能會投入超過12億美元。

日本從2018年開始了《Q-LEAP》項目，總預算是10年220億日元，其中的三分之一將投入到量子計算機研究領域，針對此研究課題日本政府采取了“產學研”提攜的方式進行，日本的理研、東京大學、產總研以及MDR、東芝、NTT、NEC、Qunasys等多家企業參與。與中國相比，日本的“看家本領”是半導體相關的技術以及三次元組裝技術，針對之前提到的研究課題，日本的發展方向或許更加寬闊。但是，關鍵問題出了研發之外，還有商用化，需要長期的視角和觀點來對待這個新興事物。未來能夠往何種方向發展，我們還需要拭目以待！

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