科技日报采访人员刘霞
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量子计算机将在新药研发和密码破解等各方面超越传统计算机，对产业界和国家安全战略产生巨大影响，引发各国政府高度关注，美国、中国和日本等国都开始发力 。
三国逐鹿量子计算机研制领域，谁领风骚？
量子计算机在执行某些大规模计算时，速度比最好的传统计算机快得多，能在密码破译、大数据优化、天气预报、药物分析等领域“大显身手” 。
《日本经济新闻》7月6日报道，如果借助量子计算机开发出划时代的电池和药物，将让全人类受益 。发展到更高水平，量子计算机有望破解网络密码，从而影响安全，而掌握量子技术的国家将在高科技领域掌握主导权 。
【nec竞赛2021 nec竞赛2022-2023报名时间】图源：视觉中国
美国波士顿咨询公司的数据显示，到2050年，量子计算机有望创造8500亿美元的利润 。日本《设计新闻》网站也在7月6日的报道中指出，未来30年，量子计算机市场预计价值1万亿美元 。
正是量子计算机的潜能和“财”能，使政府、企业和科学家“竞折腰” 。
谷歌公司今年5月公布了正在推进的量子计算机开发计划，目标是2029年研制出首台商用量子计算机 。
其实早在2019年，谷歌就利用其53个量子比特的量子计算机“悬铃木”，在200秒内解决了最尖端超级计算机“顶点”（Summit）需要花1万年才能解决的问题，成功实现了“量子霸权”的突破性进展——“量子霸权”用来表示“在存储和通信带宽呈指数级增加后，量子计算机拥有传统超级计算机所不具有的能力” 。
而令谷歌公司心心念念的是“作为通用产品的量子计算机”，他们希望借其解决现有计算机束手无策的各种难题，如帮助开发应对气候变化的新材料、抑制全球大流行病的药物等 。
要解决设想中的难题，现在的量子比特数远远不够，谷歌计划将量子比特的数量增至100万个，还将解决计算时出错这一最大的难题 。但增加量子比特意味着计算机的布线和控制更困难，因此需要大规模技术创新，为此谷歌已在美国加州设立了新的研发基地 。
另据《科学》杂志报道，去年9月美国IBM公司称，将在2023年前建造一台包含1000个量子比特的量子计算机，同时提高容错率 。
从国家层面来看，2018年，美国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》 。
《设计新闻》网站的报道指出，制造量子比特有几种不同方法：超导、光子、离子阱和半导体（硅）中的电子自旋 。
目前，谷歌和IBM一直致力于利用零电阻超导电路开发量子计算机，其核心研究目标是增加可操纵的量子比特数量，并提升操纵的精度，最终应用于实际问题 。
在这方面，中国已经后来居上 。据《科学》杂志报道，今年5月，潘建伟院士团队宣布成功构建了目前超导量子比特数目最多、包含62个比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”，并实现了可编程的二维量子行走，在量子搜索算法、通用量子计算等领域具有潜在应用 。今年6月，研究团队再接再厉，成功将“祖冲之号”从62超导量子比特提升到66超导量子比特，从而最短能在1.2小时内完成世界最强超级计算机8年才能完成的任务 。
二维超导量子比特芯片示意图，每个橘色十字代表一个量子比特 。图源：中国科学技术大学
除超导方式外，中国科技大学早在2020年就采用光子的方式继谷歌之后实现了“量子霸权”：成功构建了76个量子比特（光子）的量子计算原型机“九章” 。据悉，当求解5000万个样本的高斯波色取样时，目前世界最快超级计算机预计耗时6亿年，而“九章”仅需200秒 。
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