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量子计算机研发：美国领先，中国直追

来源：晰数塔互联网快讯时间：2021年02月18日 14:12

编者按：本文来自微信公众号“日经中文网”（ID:rijingzhongwenwang），作者：日经中文网，36氪经授权发布。

有望给新一代计算机带来革新的“量子计算机”的研究开发正在全球掀起热潮。领先者是美国，但最近中国迅速追赶。日本经济新闻（中文版：日经中文网）以熟悉专利申请和研究资金获得额等分析的日本Astamuse的数据为基础，尝试剖析了主要国家的动向。

量子计算机的研究此前以理论和软件领域为中心，自从生成属于基本单位的“量子位”的微细加工技术取得进展的2010年前后开始，硬件方面的研究也正式启动。Astamuse通过调查2009～2018年这10年各国投入的研究经费发现，全球总额达到约80亿美元，按国别来看，美国为10亿6000万美元，金额最高。

在美国，除了自黎明期开始展开研究的麻省理工学院（MIT）之外，近年来加利福尼亚大学和马里兰大学等获得巨额的研究经费。加利福尼亚大学拥有借助与美国谷歌的共同研究、于2019年首次验证显示出超高速计算性能的“量子霸权”的John Martinis教授。该大学获得的研究经费达到1亿3900万美元，在按研究机构来看的世界排行榜中位列第2位。马里兰大学获得的研究经费为8600万美元，在上述排行榜中居第6位。

按国别来看，英国为8亿3000万美元，投入了仅次于美国的大量研究经费。该国较早制定了量子计算机的研究计划，选择主要大学展开重点投资。以在各研究机构的排行榜中居第1位的牛津大学（获得的研究经费达到2亿7900万美元）为代表，伦敦大学学院（9700万美元）排在第5位，约克大学（7400万美元）排在第7位，在前10个机构中，英国的大学占据5个席位。

迎头直追美英的是中国。在中国，以被称为“量子科技之父”的潘建伟教授所属的中国科学技术大学（中科大）为核心基地，阿里巴巴等大型IT企业参加了共同研究。中科大获得的研究经费达到1亿300万美元，跻身全球排行榜的第4位。

潘教授的团队2020年宣布继谷歌之后实现了量子霸权。开发了采用光子的自主方式的量子计算机“九章”。据称，对于最尖端的超级计算被认为需要6亿年才能解答的问题，“九章”仅以200秒成功解答。

中国科技水平以惊人的速度提高，这也让现在掌握主导权的美国的警惕感加强。与以往力争建设高速信息通信网和振兴纳米技术的时期一样，美国2018年在以量子计算机为核心的量子信息科学领域敲定了国家战略，实施了在5年里最多投入13亿美元的美国《国家量子倡议法案》。希望以此守住优势。

一方面，中国也将量子信息科学列入“国家重点研发计划”，计划投入与美国相同水平的研究经费。围绕量子计算机的中美主导权之争今后或将日趋激烈。

从其他各国的研究投资来看，澳大利亚为3亿美元，排在第4位，第5位是投入2亿3000万美元的日本。澳大利亚拥有很多与美英各大学具有人脉关系的研究者，新南威尔士大学和昆士兰大学等的量子计算机研究活跃。新南威尔士大学获得的研究经费达到1亿3700万美元，跻身世界排行的第3位。

日本方面，NEC于1999年取得在世界上首次生成利用超导元件的量子位的成果，为这个领域的研究进展作出贡献。但是，之后未能取得较大成果，大学的研究规模也较小。Astamuse通过调查2009～2020年获得日本政府的研究经费（科学研究经费补贴）的机构后发现，获得金额最多的是东京大学，为10亿6000万日元，其次是名古屋大学（9亿6000万日元）和理化学研究所（8亿4000万日元）。

日本2020年制定了“量子技术创新战略”，为了避免落后于世界潮流，终于启动了提出中长期目标的日本国家项目。将围绕量子计算机、量子加密通信、量子传感和量子材料这4个领域在主要研究机构设置基地，展开重点投资。日本政府将2020年度的相关预算定为约340亿日元，增至2019年度的2倍，但与中美相比仍显得逊色。日本今后能否与世界并肩推进研究？相关战略将成为关键。

如果按申请者的所在国观察量子计算机相关专利的申请件数（对象期间为2001～2018年），美国达到1852件，数量最多，与排在第2位的中国（1354件）一起明显超过其他国家。日本（590件）居第3位，加拿大（451件）居第4位，韩国（151件）居第5位。

从专利申请较多的机构来看，加拿大的初创企业D-Wave Systems以298件高居首位。其次是IBM（290件）和谷歌（190件）等美国企业。

D-Wave Systems作为2011年率先推出量子计算机的企业而声名大振。该公司采用了东京工业大学的特聘教授西森秀稔等人1998年开发的名为“量子退火(Quantum annealing)”的方式。从提出方案开始，“量子门方式（Quantum gate）”就被认为在理论上具有万能性，但存在难以提高量子位的集成度的课题。退火方式用于寻找最佳组合的计算等，用途有限，但具有容易提高集成度的优点。D-Wave 于2020年上市的最新机型“advantage”具备超过5000个量子位，发展到现在量子门方式的约100倍的规模。

在日本企业中，除了居第6位的NTT（89件）之外，东芝（76件）和NEC（61件）跻身前十。NEC还向 D-Wave出资，力争掌握量子计算机和传统超级计算机相结合的“混合技术”。

量子计算机将对未来的产业和经济变革产生影响，蕴藏着影响国力的力量。主要国家均将其定位为重要战略，对于人才的培育和应用开拓等领域，或将持续展开积极投资。

日本经济新闻（中文版：日经中文网）永田好生