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)以专利申请和研究资金投入等分析的日本Astamuse的数据为基础,尝试剖析了主要国家的动向。

美国量子计算机的最新发展情况(量子计算机研发竞赛)(1)

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美国第一,中国紧追

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「量子比特」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。

美国量子计算机的最新发展情况(量子计算机研发竞赛)(2)

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企业以及本源量子等初创公司参加了共同研究。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。

量子计算正上升为国家战略

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。

美国量子计算机的最新发展情况(量子计算机研发竞赛)(3)

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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。

根据第三方机构的最新数据,中国量子计算公司本源量子位列榜单第七位,超越日本企业。

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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。

参考资料:

https://zh.cn.nikkei.com/industry/scienceatechnology/43725-2021-02-18-05-00-00.html?start=2

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