赛迪译丛：《量子计算现状：构建量子经济》

量子经济》。报告认为，近年来量子技术发展迅速，应用潜能逐步落地，但当前技术发展尚未成熟，网络安全问题和过高业务预期也影响技着技术的开发应用。报告通过统计量子技术公共和私人投资，整理各国政府和企业参与情况，分析技术现状和评估标准，展望了量子技术在先进材料、复杂系统和新兴技术等领域的应用前景，进而提出从人才、法规和标准等方面入手加速量子技术成熟，释放应用潜力。赛迪智库信息化与软件产业研究所和科技与标准研究所对该报告进行了编译，期望对我国发展量子计算有所启迪。【关键词】量子计算量子经济应用领域以增强计塑应对气候变化、饥饿和疾病的能加密技术，带来巨大经济效益，对，并形成地缘政治战略意义。因子计算链的一环。发展的businessfunctionsmckinseydigitalourinsightsquantumcomputingfunding%20remains%20nquantumtechnologymonitorpdf发的量子处理器可在几分钟内完成当时全球性能最强的计盟委员会启动了总经费高达11亿美元的“欧盟量子技术旗舰计量oomibmcomMayIBMMakesQuantumComputingAvailableonIBMCloudtonovation月23日，/articles/d41586-019-03213-z。congress/house-bill/6227/text。business%20functions/mckinsey%20digital/our%20insights/quantum%20computing%20funding%20remains%20onitorpdf图，并他地图1：中国和欧盟在量子计算公共投资方面遥遥领先加大拿俄罗斯 新加坡政府宣布的计划投资额(单位：十亿美元)欧盟公共投资来源(%)99(二)私人投资私人投资金额和量子计算初创企业数量同步快速增长。8。图2：量子计算初创企业分布概览况来源：麦肯锡咨询公司，《量子技术监测报告》，2022年，/~/media/mckinsey/business%20functions/mckinsey%20digital/our%20insights/quantum%20computing%20funding%20remains%20strong%20but%20talent%20gap%20raises%20concern/quantum-technology-monitor.pdf。dg图3：超三分之二的量子计算股权投资发生在2018年以后20182018年后进行的股权投资(~13亿美元)2021年股权投资金额预估将投资股权%百万美元*已完成交易交易软件硬件应件入占比图4：初创企业投资分配量子量子计算计算机硬件系统应用图5：随投资增多，资金更多集中于软件领域投资金额(百万)投资金额(百万)已完成交易交易投资股权%百万美元*硬件软件多家量子计算公司通过特殊目的收购公司(SPAC)完成首次公开募股(IPO)。公司交易所宣布日期进款纽约证券SPACdMYTechnologyGroup,IncIII元Rigetti9NASDAQSPACSupernovaPartnersAcquisitionCompanyII2021年2.6175亿美元Arqit10NASDAQCentricusAcquisitionCorp.万美元纽约证券DPCMCapital900万美元(偿还后)IonQ的量子计算专营公司12，紧随其Schwarz技术公司收购瑞士ZurichInstruments公司13；2022。gqitlimitedaleaderinquantumencryptiontechnologyhtmlblnspacdeal2-02-08/。来源：“IonQ成为第一家上市的专营量子计算公司；完成与dMYTechnologyGroupIII的业务合并”，IonQ，2021年10月1日，/news/october-01-2021-ionq-listed-on-nyse。来源：ZurichInstruments公司，《ZurichInstruments并入Rohde&Schwarz公司》(新闻稿)，2021年7月5日，/ch/en/news/zurich-instruments-now-rohde-schwarz-company。ionsforglobalmarket来源：FredericLardinois，“QuantumMachines收购QDevil，构建全栈量子编排平台”，TechCrunch，计算的当前和未来功能(一)新的计算可能栏目1：传统计算机将继续执行大部分功能传统计算机将与量子计算机共存，负责支持混合数据中心的量子计算处理工作流，例如运行量子线路，并继续处理量子计算机不适合完成的日常任务，例如复制数据，或量子计算机不能提供任何有改进意义的任务，例如浏览在三个领域创造广泛价值(见表2)。表2：量子计算应用领域应用领域材料科学与生物学复杂系统现有科技与研究具体行业tionplatform涉及复杂产品的行 量子计算应用管理和优化存在大量变量或未知数的有技术和科研进展环境与社会影响发更强健和环境减少全球网络能源消耗和排放；构建立隐私安全性更强加快基础科学研究例证培植更加适应自优化集装箱空箱空间，实现环境效益加速机器学习算法潜在量子问题线性代数和质因数分解。(二)有重大影响的关键应用领域1、材料科学—走进新发现时代力学模型系统。确定完成特定任务和达到所需效果的最有效分子设计或结型碳捕获材料。(2)能源生产存储效率。采用量子计算机模仿和学习植物的自然光合作用17。发现能够加源生产和使用效率。gspotentialimpactonchemicalsuting的能源效率19。量子模拟和优化工具可用于设计作物特需型减少碳足迹以及对植物生长的副作用。苏黎世联邦理工学院和微软的理论概念验证已经探讨(4)医疗健康更有效的药物设计将大大减少评估比较新化合物及其Janssen等领先制药公司已经开始和量子计算公司建立合作lsapsorgprresearchabstractPhysRevResearchtpsclimatemiteduexplainersfertilizerandclimatechange应用。2、复杂系统建模—优化实时决策量子计算机天然适合于处理包含固有结构20和多重变量愈加依更加有效和精确的决策。(1)金融、投资和保险产品通过分析处理数十亿甚至数万亿的金融交易及其地点、杂种市(2)运输、物流和供应链。优德国联邦铁路公司已经开始探索将量子计算机用于定产品设计任务。econceptsquantumtechnologiesairbusquantumcomputinge23来源：空客公司，《空客量子计算挑战将推进可持续飞行》(新闻稿)，2020年12月10日，wsroompressreleasesairbusquantumcomputingchallengehelpsableflight3、对现有技术、数字基础设施和研究的影响一方面，量子计算有望优化机器学习算法，并为物理、(1)网络安全)，密货币等。或已全面过渡到能抵御量子计算机攻击的安全基础设施上。法。其次，使用量子随机数发生器(QRNG)来保护通信安量子计算的一项主要应用场景是更高效地解决机器学性模型，量子计算有机会促成人工智能民主化的整体转变。通过提高训练速度，企业可以过渡升级到处理实时数据流，并不断改进人工智能应用程序，开创新的用例和业务模式。展模拟战斗，但关系统过渡到能够抵成为首个在国家层级的多国新兴技术创新基金26，投资量子计算等两用技术开30日，/abs/2111.15605。atohqnewshtm(4)技术突破三、技术现状随着多项技术途径同步发展，量子技术实现稳步提升。构建量子计算机的两种方法——超导量子比特和捕获离子赶上并发挥作用。1、量子计算机运行的关键部件线路U路(应用于多个量子比特的量子操作序列)。肖尔算法)将2、量子计算机发展水平而各不相同。的022年中期阶虽然超导量子比特和捕获离子硬件平台发展势头领先，方生位。sCriteriahtml子优势。表3：量子计算硬件平台发展成为通用量子计算机的成熟等级划分成熟等级一级二级三级里程碑特征平台具备相关性(创建量子平台具备通用门集(控平台具备量子纠错和/或误差抑制功能平台具备大规模的1-3硬件平台(非详尽)优点：芯片集成潜力、可扩NV中心可集成、相对容易3、最优量子计算机挑战：规模、质量和速度。图6：量子计算平台规模比较：通用控制的连接量子比特的最大数量的连接量子比特器量子比特离子(2)速度量子计算机的计算速度是通过在给定时间内运行线路似基准进行比较。在实际计算图7：量子计算平台速度比较：给定时间内运行的线路数量(3)质量著量子计算平台质量比较：双量子比特门错误率器离子量子比特方面，更全面地了解量子计算机的应用。4、应用程序运行的硬件要求两种类型：容错应用(要求硬件级别高于三级)和短期应用(可以在二级和三级