NEC:日本量子計算機開發最前沿！中國與其相比實力幾何？

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。

日本央行將基準利率維持在歷史低點-0.1%:7月21日消息，日本央行將基準利率維持在歷史低點-0.1%，將10年期國債收益率目標維持在0%附近，符合市場預期。(金十)[2022/7/21 2:27:32]

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。

數據：日本加密貨幣和區塊鏈公司一年增長30%:Monex Group旗下Monex crypto銀行數據顯示，截至2020年5月，日本有430家與加密和區塊鏈相關的公司，這比2019年7月公布的329家公司增長了30.7%。在這些公司中，64%的公司主要專注于加密和區塊鏈相關業務。（Cointelegraph）[2020/7/1]

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。

政策 | 日本金融廳研討會實況：應根據虛擬貨幣、ICO具體功能和風險特性來加以引導和監管:根據日本金融廳第五次加密貨幣交易所研討會的會議資料顯示：關于ICO，根據具體情況，可能會作為風險資金籌集的手段之一而使用其好的一面。目前，雖然虛擬貨幣的風險比較大，但在此基礎上，區塊鏈的價值更大。應該根據虛擬貨幣、ICO所實現的具體功能和風險特性來加以引導，并進行監管。比起創造新的規則，首先要做好遵守現有的規則體制，這是很重要的。[2018/9/12]

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。

日本加密貨幣協會提出自律規定草案 禁止內幕交易:據日經新聞，日本加密貨幣協會提出了自律規定草案，目的是制定具有行業約束力的規則。該草案主要內容包括禁止根據預先從交易所的管理層和員工處獲取的信息進行交易等。[2018/6/18]

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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