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。

日本風險投資公司Mistletoe：Web3像互聯網一樣將蔓延至所有行業:金色財經報道，日本風險投資公司Mistletoe稱正在加強對加密貨幣行業的關注，認為Web3在未來將 擴散到所有行業領域，就像互聯網一樣。

Mistletoe的聯合創始人Atsushi Taira在接受采訪時表示，該公司越來越希望通過風險投資來支持區塊鏈和Web3行業的未來發展。就目前加密貨幣中最重要的創新而言，Taira指出以太坊（ETH）2.0、零知識證明等擴展技術，以及即將大規模采用的NFT和基于加密貨幣的游戲（GameFi），是一些最有趣的發展。

Mistletoe由日本企業家和億萬富翁孫泰佐（軟銀首席執行官孫正義的弟弟）創立，該公司在日本和新加坡設有辦事處。[2022/6/8 4:10:25]

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。

人民日報：日本企業成立數字貨幣聯席會議:日前，瑞穗銀行、三菱日聯銀行、三井住友銀行等銀行，東日本旅客鐵路公司，日本電信電話公司等10家日本大型企業成立數字貨幣聯席會議，對擴大無現金支付所面臨的課題進行梳理，研究數字貨幣兼容問題，推動實現數字貨幣。數字貨幣聯席會議還邀請日本金融廳、經濟產業省、財務省等政府機構和央行日本銀行作為觀察員。日本民眾對現金的需求根深蒂固。不少日本民眾認為，對于自然災害頻發的日本來說，電力與通信可能發生中斷，只有現金可以保證正常使用。因此，現階段日本央行對過早引入數字日元持謹慎態度。日本央行表示，目前尚無發行數字貨幣的計劃，但已與歐洲央行等機構開展共同研究。“對于推進數字貨幣過程中存在的一些問題，以民間為主體進行研究更容易克服。”數字貨幣聯席會議主席、日本銀行結算機構局前局長山岡浩巳表示，將研究最適合日本推進數字貨幣的方式，充分利用區塊鏈技術。他說：“許多央行尚未發行數字貨幣，與其說是存在技術障礙，不如說是沒有解決好推行數字貨幣對金融系統和貨幣政策可能造成的影響。”（人民日報）[2020/6/8]

2018年“量子比特數”極速成長

聲音 | 日本金融廳：出于養老考慮 年輕一代對虛擬貨幣等的投資需求或將增加:據Coinpost消息，6月3日，日本金融廳發布了關于“少子、老齡化社會加速”現象的報告書。報告提到，依靠養老金的生活設計實際上存在破產可能，為應對老年生活，需儲蓄2000萬日元的金融資產。包括股票和虛擬貨幣（比特幣）在內，年輕一代的投資需求很有可能會進一步增加。[2019/6/5]

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 | 日本電信巨頭正在開發基于區塊鏈技術的合同協議系統:根據周四公布的一份專利申請，日本電信巨頭日本電報電話公司(NTT)可能正在尋求開發一種基于區塊鏈技術的新的合同協議系統。全球第四大電信運營商詳細說明了如何在不允許文件被篡改的情況下使用該應用程序來存儲合同。如前所述，系統將使用區塊鏈對合同進行加密，并以分散的方式存儲它，這可以通過消除對集中管理系統的需求來簡化驗證過程。“已發行合同的交易的接收者”將生成一個新的交易，該交易可以與寫在鏈中的塊上的原始“合同交易”相關聯。[2018/7/20]

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。

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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