2024上半年全球量子计算产业发展展望

量子信息年度系列报告序言引领量子时代，共铸产业未来在过去的半年里，全球量子计算领域在各方面取得了多项进展和突破，这些成就正在引领人类进入一个前所未有的计算时代。2023年无疑是生成式人工智能模型蓬勃发展的一年，却也是量子产业的短暂寒冬。随着经济逐渐复苏，2024上半年量子产业开始回暖，取得了多项进展。在量子芯片技术方面，多元发展成为产业竞争的关键动力。各国在超导、离子阱、中性原子、光子和半导体等多种技术路线上投入了巨大支持，形成了各具特色的发展优势，尤其是中性原子路线取得了多项突破。量子计算云平台不断添加新功能、新工具、新业务，逐步降低量子计算的使用门槛和成本，为用户提供更为便捷的服务。这一进步将使得更多行业和领域能够充分利用量子计算的能力，推动其应用范围和影响力的不断扩大。然而，我们也不得不面对2024上半年量子计算行业融资活动仍未回归原有水平的现实。全球经济情况不佳，融资笔数缩减，国际竞争在量子领域日趋激烈...最后，在当前挑战与机遇并存的时刻，我们依然对2024下半年量子计算行业的前景抱有坚定的信心与美好的期待。展望未来，量子技术的突破与应用将继续推动整个产业的快速发展。让我们团结一致、共同努力，携手迈向量子计算新时代，见证这一前沿领域的蓬勃崛起与无限可能。光子盒研究院QUANTUMCHINA院长201本报告体现的内容和阐明的观点力求独立、客观，本报告中的信息或所表述的观点均不构成投资建议，请谨慎参考。02本报告旨在梳理和呈现2024上半年内全球范围内量子细分技术和产业领域发生的重要事件，涉及数据及信息以公开资料为主，以及对公开数据的整理。并且，结合发布之时的全球经济发展状态，对短期未来可能产生的影响进行预判描述。03本报告重点关注2024年1月1日至2024年6月30日间量子细分行业发生的相关内容，以当地时间报道为准，以事件初次发布之时为准。对同一内容或高度相似内容的再次报道，若跨半年度，不视为2024上半年发生的重要事件。04本报告版权归ICVTA&K和光子盒所有，其他任何形式的使用或传播，包括但不限于刊物、网站、公众号或个人使用本报告内容的，须注明来源（2024上半年全球量子计算产业发展展望[R].ICVTA&K&光子盒.2024.09）。本报告最终解释权归光子盒所有。05任何个人和机构，使用本报告内容时，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、印刷等。如征得同意进行引用、转载、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，承担相应的法律责任。06本报告引用数据、事件及观点的目的在于收集和归纳信息，并不代表赞同其全部观点，不对其真实性负责。07本报告涉及动态数据，呈现截至统计之时的情况，不代表未来情况，不够成投资建议，请谨慎参考。3Contents01量子计算产业进展概述62024上半年，全球量子计算领域在技术、产品、产业应用、投融资等方面取得了显著的进展，并展现出巨大的发展潜力。量子芯片方面，各国在超导、离子阱、光子、中性原子等多条技术路线上的投入，使得不同技术路线各有进步。特别是中性原子路线在量子比特数和相干时间方面取得了重大突破，刷新了记录。比如，加州理工学院利用光镊阵列囚禁了6100多个中性原子；阵列内超精细量子比特的相干时间为12.6秒。量子芯片的制造工艺也在不断优化，以提高生产效率与品质、降低生产成本。比如，英特尔优化一种300mm低温探测工艺，能够自动探测300mm晶圆上的自旋量子比特阵列中的单电子，获得整片晶圆上的自旋量子比特器件的大量数据，推动了将CMOS工艺应用于自旋量子比特器件的制造和测量。在测控系统方面，低温化、精密化、集成化是主要的发展趋势。例如，Bluefors推出了微波读出模块，能够在毫开尔文温度下对信号进行近量子限放大，并将附加噪声降至最低。英特尔推出了处于毫开尔文温区的低温测控芯片PandoTree，可为大规模硅量子比特控制实现更高效的整体解决方案。此外，稀释制冷机作为量子计算机中的重要一环，一直扮演着关键角色。从上半年进展来看，欧美企业目前主要将精力放在产品定制、模块化、提高可拓展性、增大空间、减小占地面积等方面，中国企业则将重心放在国产替代，通过持续投入研发资金，如今已在高性能指标的国产稀释制冷机上取得了显著进展，打破了欧美的技术垄断，例如国盾量子、知冷低温。量子计算机整机方面，如下页图表2所示，上半年共有五家公司或科研单位推出了新一代产品，且已有芬兰IQM、法国Pasqal规划在下半年发布新品。这些商业行为无疑展现出量子计算的喜人前景。图表1全球量子计算产业图谱注：本图谱仅统计企业生态，高校、科研院所不在企业生态考虑范围之内。企业商品标识依据其对应产品分类，可重复出现。此次更新添加了QuantumArt、7量子计算的云平台已经趋于成熟，各公司主要通过不断推出新功能、新工具、新业务来逐步降低用户的使用门槛，为更多行业和领域提供便捷服务。另外，量子云平台公司也在不断推进与超算的融合。例如，Q-Exa联盟与巴伐利亚科学与人文学院、莱布尼茨超级计算中心（LRZ）合作将一台20量子比特量子计算机集成到德国的超级计算机SuperMUC-NG中。量子计算的下游应用合作涵盖了国防、金融、医药等多个领域，虽然现阶段合作仍以早期探索为主，但其潜在应用价值不容小觑。在国防领域，量子计算的强大计算能力使其成为各国军方和政府重点关注的技术。金融行业也在积极探索量子计算在密码学和投资组合优化中的应用。而在医药、化工等领域，量子计算在复杂分子模拟和新药研发中展现出了广阔的应用前景。图表2全球领先量子计算机的量子比特数超导量子比特数发布日期超导量子比特数发布日期路线机构型号谷歌Ankaa-2北京量子信息科学研究院量子信息与量子科技创新研究院骁鸿中电信量子祖冲之2.166计算量子比特+110耦合量子比特本源量子本源悟空离子阱华翊量子Pasqal中性原子中科酷原汉原一号光量子九章三号Xanadu玻色量子天工量子大脑550W注：“最大”表示单芯片最大量子比特数，“总和”8融资、政策主体重合度高2024上半年，全球量子计算领域在融资、政策等方面取得了显著的进展，展现出巨大的发展潜力。各国量子计算融资依旧保持多元化与地区分散化。总体来说，美国在量子计算领域的投资规模和水平仍然遥遥领先，欧洲整体在量子计算领域的投资活跃度和水平较高，中国与美国仍有较大差距。从总融资规模来看，美国以3.64亿美元的总融资规模位居首位，远超其他国家和地区。这表明美国在量子计算领域的投资热度和实力，以及其在量子计算技术和市场上的领先地位。其次是英国的1.05亿美元，显示出欧洲在量子计算领域的整体发展水平和活跃度。再次是中国的0.42亿美元，位居全球第三位，与美国、英国相比，仍有较大差距，但中国政府对量子计算的拨款金额远超其他国家地区。从投资交易次数来看，中国、美国和英国是投资笔数前三的国家，分别6笔、4笔和3笔，这表明这些国家在量子计算领域有着广泛的投资活动，涉及多个类型和领域的上游赋能技术。近些年，宏观经济下行压力较大，这使投资者变得更为谨慎，更愿意选择相对成熟、短期收益前景明确的投资领域，从而影响了量子计算领域整体的融资规模和活跃度。而量子计算技术尚处于发展阶段，风险较高，回归理性，这使得投资者变得更为审慎，在如此经济环境下的投资趋势会更加保守和理性。图表32024上半年各国量子计算企业融资情况及发布的国家级量子信息科技政策条数从政策来看，与去年同期相比，数量有所上升，显示出各国政府对量子技术与产业的关注，也从侧面展现出当今量子信息领域的竞争日益白热化。前几年，美国发布了大量的量子政策，带动了美国量子信息科技的额发展，如今美国依旧保持领先。而今中国紧随其后，彰显出中国政府发展量子科技的决心，这必将为相关投资者带来信心。02稀释制冷机：欧美产品迭代，中国加快商业化在量子计算领域，稀释制冷机占据着极其重要的地位。产业总体呈现出你追我赶，蓬勃发展趋势。目前，以Bluefors、OxfordInstruments等公司为首的欧美企业处于国际领先地位，这些公司大多以产品迭代为主，包括降低制冷温度、模块化、提高可拓展性、增大空间、减小占地面积、增加新功能等。国盾量子推出的稀释制冷机ez-QFridge在交付客户后完成性能测试，是国内首款可商用可量产的超导量子计算机稀释制冷机。知冷低温推出了ZL-DR400型国产极低温稀释制冷机，指标突破国产商业化批量生产稀释制冷机的新纪录。另一方面，中国对稀释制冷机的研发较晚，但通过持续投入研发资金，现已成功研制出高性能指标的无液氦稀释制冷机，标志着中国超低温制冷技术在全球科技竞争中崛起。当下，随着量子科技被各国政府当成是一种战略武器，欧美不断立法立规限制稀释制冷机等量子科技上游产品出口。以知冷低温、国盾量子、本源量子为首的中国企业正不断打破欧美技术垄断，推出越来越好的国产替代产品。比如，国盾量子推出了国内首款可商用可量产的超导量子计算机稀释制冷机；知冷低温推出的国盾量子推出的稀释制冷机ez-QFridge在交付客户后完成性能测试，是国内首款可商用可量产的超导量子计算机稀释制冷机。知冷低温推出了ZL-DR400型国产极低温稀释制冷机，指标突破国产商业化批量生产稀释制冷机的新纪录。Bluefors推出新型氦气再液化器CryomechHeRL核磁共振（NMR）装置中回收氦气而设计。推出了超紧凑版本的稀释制冷机系统，占地面积小。为了辅助实现容错量子计算，即能够确保在含噪量子体系中执行量子算法，量子计算测控系统需要对量子计算机进行高保真度的量子门操作、高效的量子纠错编码、高速的量子反馈控制等功能。量子控制体系结构当前面临的主要挑战在于，以极低的反馈延迟（百纳秒级别甚至更短）实现可编程的反馈控制，同时保证测控系统的可扩展性。量子软件、量子控制体系结构理应紧密对接，而两个方向的发展仍相对独立，存在着能力不相匹配的现实问题；协调量子软件与量子测控系统的发展以实现无缝对接，是量子计算机工程面临的又一挑战。清华大学在飞秒激光极限加工精度和单光子器件制备领域实现了接近量子极限的激光加工精度，为单光子及量子比特器件的激光制备提供了新的技术路线。功能、超稳定、超低噪声的24通道电压源，用于调整超导和自旋量子比特以获得最佳性能。QSwitch是一款易于使用清华大学在飞秒激光极限加工精度和单光子器件制备领域实现了接近量子极限的激光加工精度，为单光子及量子比特器件的激光制备提供了新的技术路线。功能、超稳定、超低噪声的24通道电压源，用于调整超导和自旋量子比特以获得最佳性能。QSwitch是一款易于使用、可由软件控制的分线盒，带有240个继电器，用户可以对实验进行预编程，并在设置和仪器之间快速切换，从而节省研发时间。基于处理器的高密度量子控制TM平台——数字直接合成（DDS）微波前端模块（MW-FEM是业界首创的基于处理器的控制器与全数字信号生成的组合。QuantWare推出了新一代超低噪声量子放大器及其更新的"BLUEFORSBluefors推出了微波读出模块，能够在毫开尔文温度下对信号进行近量子限放大，并将附加噪声降至最低。日本国家先进工业科学与技术研究所(AIST)、横滨国立大学、日本东北大学、NEC公司在液氦温区成功演示了一种可以通过单根电缆使用微波多路复用技术控制多个量子比特的超导线路，有潜力将每根线缆的微波信号密度提高约1000倍。英特尔推出了处于毫开尔文温区的低温测控芯片PandoTree，可为大规模硅量子比特控制实现更高效的整体解决方案。芯片：配套软硬件的发展推动芯片工艺改进随着量子比特数的增加，对芯片加工的要求也越来越高，如何更加精密、更加高效、更加经济地生产更高良率的原材料、晶圆以及芯片，已经变成工程上的一个关注重点。尤其是对半导体路线而言，难以生产高品质的量子点材料（比如Si-28的同位素Si-29）已经成为阻碍其发展的主要原因。金刚石色心路线也同样存在微加工技术上的壁垒。加之其他因素，使得这两条路线的技术成熟度落后于超导、离子阱、光量子、中性原子，基本停留在实验室探索阶段，目前仅能耦合个位数的量子比特数。2024上半年，公司及科研机构主要在工艺优化、光子集成技术以及封装技术等方面取得了突破。这些技术探索了不同类型的量子比特和芯片架构的优势和潜力，推动量子芯片设计、制造、测量等朝着更高品质、更高含量、更低成本的方向前进。例如，洛桑联邦理工学院与中国科学院上海微系统所合作开发了新型光子集成电路（PIC）平台，使高品质的PIC在经济上更具可行性。英特尔优化一种300mm低温探测工艺，能够自动探测300mm晶圆上的自旋量子比特阵列中的单电子，获得整片晶圆上的自旋量子比特器件的大量数据，推动了将互补金属氧化物半导体（CMOS）工业技术应用于自旋量子比特器件的制造和测量。Keysight推出了一款面向超导量子比特处理器设计的集成电磁设计与仿真工具的EDA（电子设计自动化）工作流——QuantumPro，将电路原理图设计、布局构建、电磁分析、非线性电路仿真和量子参数提取这五大核心功能整合至其最新的PathWave高级设计系统平台中。KEYSIGHT英特尔优化一种300mm低温探测工艺，能够自动探测300mm晶圆上的自旋量子比特阵列中的单电子，获得整片晶圆上的自旋量子比特器件的大量数据，推动了将互补金属氧化物半导体（CMOS）工业技术应用于自旋量子比特器件的制造和测量。Keysight推出了一款面向超导量子比特处理器设计的集成电磁设计与仿真工具的EDA（电子设计自动化）工作流——QuantumPro，将电路原理图设计、布局构建、电磁分析、非线性电路仿真和量子参数提取这五大核心功能整合至其最新的PathWave高级设计系统平台中。KEYSIGHT墨尔本大学、曼彻斯特大学提出了一种利用45keVSi-28聚焦离子束辐照天然硅片局部体积中的Si-29损耗的方法，能够生产出含量极高的硅。洛桑联邦理工学院、中国科学院上海微系统所设计出新型光子集成电路（PIC）平台，使高品质的PIC在经济上更具可行性。WavePhotonics提出一种易于使用的、用于原型设计研发的交钥匙封装解决方案，最大限度地减少量子技术公司的定制开发要求和成本。032024上半年，各机构针对于量子计算硬件领域进行了诸多探索。通过提出新结构、新工艺、新方案、新辅助工具，研究人员不断优化噪声大小、扩大连接距离、延长退相干时间、增加量子比特数、提高量子比特品质，推动了量子计算技术的发展。2024上半年，超导量子计算的进展主要集中在构建新型超导量子比特，以实现提高良率、增加相干时间等效果。例如，TerraQuantum设计出新型超导量子比特flowermon，有望将量子处理器的相干时间提高几个数量级；浙江大学设计出的重叠约瑟夫森结工艺实现了接近100%的良率。萨克雷大学刷新了fluxonium超导量子比特有史以来的最低频率。浙江大学提出了重叠约瑟夫森结技术，该工艺实现了接近100%的良率。此外，值得注意的是，Keysight推出了一款面向超导量子比特处理器设计的集成电磁设计与仿真工具的EDA（电子设计自动化）工作流——QuantumPro，将电路原理图设计、布局构建、电磁分析、非线性电路仿真和量子参数提取这五大核心功能整合至其最新的PathWave高级设计系统平台中。这代表了业界的一萨克雷大学刷新了fluxonium超导量子比特有史以来的最低频率。浙江大学提出了重叠约瑟夫森结技术，该工艺实现了接近100%的良率。南方科技大学首次使用分布式架构实现环面码（ToricCode）模型并成功探测拓扑相，展示了分布式架构在量子模拟领域的优势。斯坦福大学提出了一种创建铌基量子比特的方法，实现了6200万分之一秒的相干时间，比其性能最好的铌基量子比特长150倍。TerraQuantum提出了新型超导量子比特flowermon，有望将量子处理器的相干时间提高几个数量级。亚马逊网络服务公司（AWS）、耶路撒冷希伯来大学、悉尼大学、芝加哥大学、加州理工学院利用“双轨擦除”量子比特（dual-railerasurequbit）技术，极大地简化了量子系统的复杂性和资源需求。2024上半年，离子阱量子计算的工作重心仍然放在增加量子比特数。例如，Quantinuum使用二维网格布局，成功克服了限制量子计算机扩展能力与商业化应用的两大挑战——“布线问题”和“排序问题”；清华大学段路明课题组采用低温单片离子阱技术与二维方案，首次实现512离子二维阵列的稳定囚禁冷却以及300离子量子比特的量子模拟计算。Quantinuum使用二维网格布局，成功克服了限制量子计算机扩展能力与商业化应用的两大挑战：“布线问题”和“排序问题”。Quantinuum、DeepMind、阿姆斯特丹大学使用门，使量子线路的优化自动化，重点是减少T门或π/8门的数量。此外，利用人工智能辅助量子工程设计是目前业界的一大风向，其能够显著提高设计效率以及优化效果Quantinuum使用二维网格布局，成功克服了限制量子计算机扩展能力与商业化应用的两大挑战：“布线问题”和“排序问题”。Quantinuum、DeepMind、阿姆斯特丹大学使用门，使量子线路的优化自动化，重点是减少T门或π/8门的数量。苏黎世联邦理工学院用静态磁场替代传统的振荡磁场，离子阱从保罗阱（Paultrap）变为潘宁阱（Penningtrap实完全控制。浙江大学设计了一款用于在二维量子网络中传输少粒子量子态的可扩展协议，该方法与量子线路的多功能性相结合，为连接分布式量子处理器或寄存器的短距离量子通信铺平了道路。IonQ演示了首例商业级离子-光子纠缠，标志着IonQ在增加量子比特数道路上的一个关键进展。QuantumMachines将其OPX量子控制器与日本滨松光子学株式会社的高速ORCA®-Quest相机集成在一起，为冷原子和囚禁离子量子比特提供高速相机读出功能。不仅提高了速度，而且保持了灵活性，使研究人员能够与个人计算机进行接口，以获得额外的图像处理能力。清华大学采用低温单片离子阱技术与二维方案，首次实现512离子二维阵列的稳定囚禁冷却以及300离子量子比特的量子模拟计算。2024上半年，中性原子量子计算在诸多量子计算路线中发展最为迅猛，展示出巨大的前景。目前发展的重点在于扩展量子比特数。例如，加州理工学院利用光镊阵列囚禁了6100多个中性原子，刷新了之前的记录，并且阵列内超精细量子比特的相干时间为12.6秒。杜伦大学、莱斯大学、天普大学利用超冷温度和激光波长产生了一个“魔法阱”（magictrap杜伦大学、莱斯大学、天普大学利用超冷温度和激光波长产生了一个“魔法阱”（magictrap帮助延迟了退相干的发生，从而将实验系统中的量子行为延长了近30倍。中科酷原推出了中国首台原子量子计算机——汉原1号。汉原1号采用激光冷却和囚禁的单原子作为量子比特，可用量子比特数目达到100个以上；利用微波实现的单比特量子门，保真度大于0.999；具备多量子比特的纠缠能力和任意量子比特间的连接；能适用于全局操控的量子模拟和线路式的量子计算。AtomComputing平铺多个微透镜生成的光镊阵列，每个阵列都由独立的激光源操作，实现了3000个量子比特位点的组合二维构型，平均数为1167(46)个单原子量子系统。加州理工学院利用光镊阵列囚禁了6100多个中性原子；阵列内超精细量子比特的相干时间为12.6秒。AtomComputing演示了“基于光镊和腔增强光学晶格的协同组合，从重复填充的原子库中增量填充目标阵列”的组装原子阵列新范式。1225个位点的光阱阵列的近确定性填充（每个位点99%占据率）。新南威尔士大学在硅芯片内的一个原子中，以四种独特的方式对量子信息进行编码，缓解在几平方毫米的硅量子计算机芯片内运行数千万量子计算单元所面临的一些挑战马克斯-普朗克量子光学研究所、慕尼黑量子谷、慕尼黑大学、PlanQC通过将原子从一个实验运行回收到下一个实验运行，同时不断重新加载原子并将其添加到阵列中，实现了密堆积阵列，其中超过1000个原子存储在光学晶格中，以2.5秒的净循环时间连续填装，每个循环中重新加载约130个原子。光量子计算路线光量子有着很多其他路线不具备的优点，比如，光子能够长时间保持相干，难与其他微观粒子发生相互作用，即使在常温环境下也能保持稳定运行；此外，光量子计算的器件可沿用现有半导体和硅光工艺制程，工艺成熟度较高，加之其“飞行比特”的独特属性，让时分复用技术成为可能，这使得光量子可以从空间和时间两个维度实现规模扩展，是现有主流可扩展的技术路线中首个达到100个量子比特规模，也被认为是实现100万量子比特的最有希望的解决方案。然而，光子之间几乎没有相互作用，这令其很难实现两量子比特直接的逻辑门操作这是它的一个致命的缺陷，因而难以实现通用量子计算。如今，光量子计算硬件整机风向已经逐渐从通用量子计算机的尝试转向专用量子计算机的完善。东京大学将qumode作为量子比特，这些态具有容错性，可以轻松实现量子纠错码。北京清华大学量子信息中心（CQI）、合肥国家实验室设计出一种能够存储72个光量子比特的高性能量子内存，支持多达一千次的随机存取写入或读取操作，性能比以往的记录提高了两个数量级。2024上半年，光量子计算的进展在于量子纠错、量子比特控制、量子存储东京大学将qumode作为量子比特，这些态具有容错性，可以轻松实现量子纠错码。北京清华大学量子信息中心（CQI）、合肥国家实验室设计出一种能够存储72个光量子比特的高性能量子内存，支持多达一千次的随机存取写入或读取操作，性能比以往的记录提高了两个数量级。洛桑联邦理工学院使用超低噪声光力学系统，将固态宏观谐振器的量子控制扩展到室温。gate其可将量子比特翻转时间延长至10秒以上（是之前猫量子比特实现时间的1万倍以上），同时仍能完全控制猫量子比特。基于单空间模式下的时间仓编码（time-binencoding维也纳大学、米兰理工大学和布鲁塞尔自由大学设计出一种多光子处理的资源高效哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所设计出一种基于光力学诱导透明度的光内存，通过声子模式存储光信息，可以作为长寿的光量子内存。2024上半年，半导体量子计算发展相对平缓，主要集中于架构设计、协议搭建、提高保真度、提高运行温度。例如，亚琛工业大学采用的SpinBus架构使用电子穿梭来连接量子比特，并具有低工作频率和增强的量子比特相干性。Diraq公司搭建了一种算法初始化协议，使硅量子计算处理器能够在1K以上正常运行。新南威尔士大学、墨尔本大学将磷离子以99.95的置信度注入硅晶体中，同时精确定位在芯片内，提供了一种灵活且可扩展的方式来制造量子计算机的供体量子比特。亚琛工业大学推出了SpinBus架构，该架构使用电子穿梭来连接量新南威尔士大学、墨尔本大学将磷离子以99.95的置信度注入硅晶体中，同时精确定位在芯片内，提供了一种灵活且可扩展的方式来制造量子计算机的供体量子比特。亚琛工业大学推出了SpinBus架构，该架构使用电子穿梭来连接量子比特，并具有低工作频率和增强的量子比特相干性。Diraq推出了一种算法初始化协议，使硅量子计算处理器能够在1K以上正常运行，即使在20倍高温下运行硅量子计算处理器，热能远高于量子比特能量，也可以准备纯双量子比特状态，并结合射频读出，以实现读取和初始化保真度高达99.34%。加速了更强大的量子计算机的开发、具有成本效益且节能的系统。英特尔推出了一种300mm低温探测工艺，能够获得跨整个晶圆的自旋量子比特器件的大量数据。实现了99.9%的门操作保真度，是全CMOS工业制造的量子比特中所达到的最高保真度水平。麻省理工学院、代尔夫特理工大学、美国陆军研究实验室、明斯特大学、康奈尔大学和MITRE公司通过“锁定和释放”（lock-and-release）方法实现大规模异构集成的“量子片上系统”（quantumsystem-on-chip，QSoC）传输、高通量自旋量子比特校准和光谱调谐，以及高效的自旋态制备与测量，QSoC架构使研究人员能够精确地调谐并控制如此密集的量子比特阵列，进而可以使用光网络连接多个芯片来创建大规模量子通信网络。目前，金刚石色心技术已在量子精密测量领域大放异彩，但是受限于难以扩展，尚未在量子计算中展现于优于其他路线的前景。一旦取得突破，其能够在室温下运行的特点将令该路线的运行成本远小于其他目前需要在1K以下工作的路线，并因此获得更多青睐。2024上半年，金刚石色心量子计算发展相对平缓。与其他技术路线类似，主要集中在扩展量子比特、提高保真度、增加相干时间等。2024上半年比较重要的工作如下。芝加哥大学、阿贡国家实验室、爱荷华大学、日本东北大学采用磁子在金刚石NV色心量子比特之间进行选择性通信。该方法适用于室温，原则上可以推广到其他光学寻址自旋量子比特。哈佛大学、麻省理工学院、布伦瑞克工业大学、莱比锡大学提出了一种面向多量子比特自旋系统的可编程控制方法，为利用自旋量子比特进行可扩展的量子信息处理提供了新途径。2024上半年，仍有新的量子计算方案涌现出来，比如，苏黎世联邦理工学院把双层石墨烯作为量子计算平台，使用的谷量子比特（valleyqubit）的相干时间是传统自旋量子比特的20倍。在量子计算路线尚未收敛的今天，不断涌现出的全新量子计算方案不断为该领域带来新的可能、新的灵感、新的前景。ETHzirich苏黎世联邦理工学院将双层石墨烯作为量子计算平台，使用谷量子比特（valleyqubit谷量子比特的相干时间是传统自旋量子比特的20倍。剑桥大学于常温条件下在六方氮化硼（hexagonalboronnitride，hBN）这种层状范德瓦尔斯材料中实现了对单个光子发射缺陷自旋的量子相干控制，可用于在室温下实现与多量子比特量子寄存器或量子传感器耦合的自旋量子比特。04复旦大学使用新型随机量子神经网络拓展量子神经网络的表达能力。中山大学、启科量子提出了一种分布式精确广义Grover算法（DEGGA可实现多目标精确搜索，同时降低了每个计算节点的量子门和量子比特数量需求，加快搜索过程。基于变分、混合、概率、振幅估计、机器学习等不同类型的量子算法复旦大学使用新型随机量子神经网络拓展量子神经网络的表达能力。中山大学、启科量子提出了一种分布式精确广义Grover算法（DEGGA可实现多目标精确搜索，同时降低了每个计算节点的量子门和量子比特数量需求，加快搜索过程。于深度强化学习的方法，新方法自动化了量子线路的优化，减少T门或π/8门的数量，实现为量子比特状态添加特定相位的操作。CUDAQuantum支持的混合量子/经典算法，该算法可应用于生成化学、时间序列预测和卫星图像处理。早稻田大学提出后处理变分调度量子算法，帮助解决组合优化问题。显著改进了攻击检测。估计给定量子态振幅的算法，作为量子风险分析中引入的逻辑，可以用来确定债券的期望值。罗马大学提出了一种新的机器学习模型，性能比从实验测量中检索量子特性的替代方法好5到10倍的表征方法。东京理科大学和东京大学提出了一种新型概率方法，可以快速识别量子计算机中的最佳量子门序列。庆应大学提出了一种将QC-QMC与混合张量网络相结合的算法，在双层量子-量子树张量中，该算法能够执行比设备可制备的波函数更大的试探波函数。牛津大学、塞维利亚大学首次实验展示了量子优势在奇循环对策中的应用，赢得奇循环游戏的次数明显高于最佳经典策略所允许的次数。这些成果对于拓展量子计算的影响力和价值具有重要的价值和意义。由于目前硬件水平的限制，NISQ算法仍是当前量子计算领域的主要研究方向。但目前对于NISQ算法的效果、精度和时间复杂性缺乏全面的分析。由于NISQ设备的限制和噪声的存在，算法的性能可能受到较大的影响。因此，需要进一步加强对NISQ算法的研究和分析，以揭示其适用范围、潜在局限性和改进空间，为量子计算软件的发展提供更加可靠的指导和支持。不仅如此，相比经典计算，量子计算在每一步的执行时间上较慢，这增加了容错的代价。容错技术是保证量子计算结果的准确性和稳定性的重要手段，但其引入了额外的计算和纠错开销。因此，在设计量子算法时，需要综合考虑容错代价与算法性能之间的平衡，以便在实际应用中获得合理的效果和效率。纠错、缓错、抑错助力容错量子计算2024上半年，研究人员采用魔法态、辅助量子比特、量子低密度奇偶校验码、综合量子求解器等方法或技术实现纠错、缓错、抑错，有效降低了错误率，为实现容错量子计算打下了基础。IBMQIBM利用魔法态蒸馏（magicstatedistillation）在超导量子比特阵列上制备魔法态，可以实现更多种类的门。NordQuantique通过无条件重置辅助transmon量子比特，实现自主纠错，逻辑量子比特的寿命因量子纠错而增加，因此达到纠正的错误多于生成的错误的点。Alice&Bob、Inria将量子低密度奇偶校验码与玻色子猫量子比特结合在一起，纠正相位翻转错误，减少量子纠错所需开销。Quantinuum设计出一种可以在现有囚禁离子计算机上实现的量子错误检测码，多达256层的8个逻辑量子比特的线路保护，使28个逻辑量子体积达到饱和。Quantinuum引入微软的新型量子比特虚拟化系统，错误率降低800倍，能够进行超过14000次实验而没有任何错误，还能够检查逻辑量子比特并纠正遇到的任何错误且不破坏逻辑量子比特。东京大学、奥地利科学院、维也纳工业大学提出一种采用串联汉明码的容错量子计算机设计，由此构建了一个低开销协议，以实现恒定的空间开销和仅准多对数时间开销。IBM采用魔法态、动态线路，实现了超出收支平衡的保真度。谷歌基于使用自旋猫码在大型自旋量子比特中编码的量子比特构建了一个容错量子纠错协议，可以纠正主要错误源。Q-CTRL设计了一款综合量子求解器，能够返回多达127个量子比特实现的正确解，超过了任何已发表的替代量子求解器。这些成果能够显著提高量子比特的保真度,显示出量子比特纠错、缓错、抑错技术在未来量子计算技术发展中的重要地位和作用。在量子计算中，容错一直是一个重要的问题。容错算法的代价通常很高，包括物理比特和逻辑比特之间的问题以及基本操作的时间成本。尽管超导量子比特的操作速度相对较快，但仍与经典计算存在较大差距，而其他类型的量子比特，如离子比特，操作速度更慢。因此，需要在容错和执行效率之间进行权衡。尽管在2024上半年，在纠错方面取得了诸多进展，但是量子计算硬件目前仍处于含噪中等规模量子时代。这意味着在实际应用中，量子计算的准确性和可靠性仍然有待提高。纠错、缓错、抑错技术的应用虽然可以提高计算保真度，但在大规模量子计算任务中，噪声问题仍然是一个制约因素。因此，解决含噪中等规模量子阶段的问题需要持续的研究和创新。例如，量子低密度奇偶校验码与玻色子猫量子比特结合在一起，能够纠正相位翻转错误，减少量子纠错所需开销。另一方面，为了实现容错量子计算，还需要不断提高物理量子比特的品质。05美欧中三足鼎立量子计算机的操作难度较大、采购维护成本昂贵，因此普通用户难以接触量子计算机。然而，量子云平台的出现解决了这一难题。通过量子云平台，用户可以将他们开发的量子程序上传到量子计算机或量子虚拟机进行计算处理。这种解决方案令更广泛的用户群体能够以更低的成本、更便捷的方式享受到量子计算的先进功能。下表展示了北美八家公司、欧洲五家公司和亚洲九家公司的量子计算云平台信息，包括平台发布日期、硬件技术提供商、后端硬件可访问性以及可访问的量子比特数。就云平台数量而言，中美欧差距不大；但从用户及社区活跃度来看，中国与美国仍有较大差距。图表4全球量子计算云平台比较机构机构技术提供方硬件量子比特数平台北美美国超导433（最大）美国Pasqal超导离子阱中性原子美国超导美国Xanadu,超导离子阱光量子中性原子美国Pasqal离子阱超导中性原子加拿大量子退火美国超导离子阱中性原子量子退火-XanaduXanadu加拿大Xanadu光量子机构机构技术提供方硬件量子比特数平台欧洲荷兰硅自旋超导25瑞士--as-a-英国超导4PasqalPasqal法国Pasqal中性原子-法国光量子6亚洲量子云华翊量子华翊量子离子阱金牛座量子计算云平台量旋科技量旋科技核磁共振超导超导8本源量子本源量子本源量子超导子云华为华为模拟器全振幅42单振幅低深度169量子云中科酷原中科酷原中性原子全振幅15中移动“五岳”量子云中国移动云能力玻色量子光量子中电信“天衍”量子计算云平台中电信量子集团国盾量子、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院超导66计算量子比特量子计算云平台国盾量子超导66计算量子比特+110耦合量子比特云平台北京量子信息科学研究院、中科清华大学北京量子信息科学研究院、中科清华大学超导注：-为无法注册登录测试或未披露具体数字。“最大”表示单芯片最大量子比特数，“总和”表示云平台所有芯片的量子比特数之和。2024上半年，云平台的进展仍以混合算力、应用合作为主。一方面，量子公司不断融入超算集群，为用户提供更多选择。例如，本源量子将其超导量子计算机“本源悟空”联入长三角枢纽芜湖集群算力公共服务平台。另一方面，量子公司不断与其他量子公司或其他领域公司开展合作，以提供更好的服务或尝试在某领域开展应用。例如，Classiq与Alice&Bob合作推出第一个逻辑量子比特模拟器的早期访问程序，使用户能够模拟基于猫量子比特的逻辑量子比特。此外，为提高用户使用体验，降低使用门槛，各云平台不断推出新功能、新工具、新业务。例如，Rescale的云平台承载了1000多个研发应用，与IonQ的量子计算机相辅相成，合作的目标是应对产品开发、医疗保健、金融服务、材Rescale的云平台承载了1000多个研发应用，与IonQ的量子计算机相辅相成，合作的目标是应对产品开发、医疗保健、金融服务、材料研究、物流优化等领域的复杂挑战。IBM、Pasqal宣布打算合作开发一种以量子为中心的超级计算的通用方法，并促进化学和材料科学的应用研究。他们将与高性能计算领域的领先机构合作，为以量子为中心的超级计算奠定基础，将量子计算与先进的经典计算相结合，以创建下一代超级计算机。澳大利亚帕西超级计算研究中心将在其国家超级计算与量子计算创新中心加入由英伟达GraceHopper超级芯片加速的英伟达CUDA量子平台，利用CUDAQuantum（一种开源混合量子计算平台，具有强cuQuantum软件开发套件来加速量子计算工作流程。美国中性原子量子计算公司QuEraComputing宣布已与日本国家先进工业科学技术研究所(AIST)达成一份价值65亿日元的合同，将在该研究所位于日本筑波的量子人工智能技术全球业务研发中心(G-QuAT)安装一台QuEra的中性原子处理器。该计算机将与支持的ABCI-Q超级计算机一起安装在本地。这一战略计划旨在开发强大混合量子-经典计算平台，其中QuEra的量子计算技术与AIST的ABCI-Q超级计算机相辅相成，最终目标是为高保真模拟和量子AI应用创建一个混合平台。06下游应用合作进展量子计算的行业应用合作部分涵盖了多个合作领域，如国防军工、教育培训、金融、医药保健、化工材料、能源环境、人工智能等。在这些领域，政府、军方、企业、高校/科研院所纷纷与量子计算软硬件公司展开合作，以解决当前面临的实际问题和挑战。受限于量子计算机的发展水平，现阶段的合作仍以早期探索为主。2024上半年，合作最多的领域是教育培训，其目的主要为储备量子信息科技方面的人才与劳动力。目前开设量子信息专业的大学仍然较少，这在一定程度上限制了量子人才的培养。为了满足行业对量子人才的需求，一方面，高校在响应国家政策，不断开设量子信息课程；另一方面，量子公司也在持续与各大高校开展量子信息方面的合作，包括提供量子计算机、提供培训服务、这些举措无疑将培养更多的量子信息专业人才。其次是国防军工，究其原因，量子计算作为一种已经展现优越性的计算方式，能够轻松破译经典计算机无法破译的密码，或将对国家安全造成危害，因此各国政府或军方都在抓紧时间布局量子计算。金融领域同样与密码息息相关，所以目前金融行业也在积极开展量子计算以及后量子密码方面的探索，是目前用例第三多的领域。教育培训富士通荷兰代尔夫特理工大学在代尔夫特理工大学成立富士通先进计算代尔夫特实验室，致力于开发量子计算技术的产学合作中心。韩国首尔国立大学美国韩国首尔国立大学离子阱量子公司续签与韩国成均馆大学的联盟关系，继续为研究人员和学者访问IonQ的离子阱量子系统提供支持。澳大利亚澳大利亚量子计算软件公司解决车队调度问题。英国英国中性原子量子公司参与网络防御演习，应对网络威胁。国防军工金融西班牙外换银行西班牙外换银行亚马逊云服务进行了分布式量子模拟试点测试，有助于探索在复杂金融任务中的应用。以色列量子软件公司美国/以色列花旗银行以色列量子软件公司研究投资组合优化的量子解决方案。IBMQ美国非盈利医疗机构美国非盈利医疗机构超导量子公司加深对蛋白质结构及其如何影响治疗和预防疾病能力的理解。开发并优化量子算法，预测更大、更复杂的蛋白质结构。丹麦量子计算软件公司丹麦量子计算软件公司生物技术公司通过结合经典计算机和量子计算机进行了世界上第一个酶促反应的计算。医药保健化工材料三菱集团三菱集团光量子公司模拟光致变色分子的激发态。qori加拿大量子纠错公司加拿大量子纠错公司OLED技术开发商利用量子模拟进行电子结构计算、振动电子光谱和从头算分子动力学。美国国家实验室美国美国国家实验室离子阱量子公司利用量子技术实现美国电网的现代化。韩国钢铁制造商瑞士韩国钢铁制造商量子解决方案公司利用量子人工智能实现更绿色的钢铁生产。能源环境加拿大AI研究机构美国AI加拿大AI研究机构美国AI软件公司法国原子量子公司人工智能退火量子计算公司人工智能探索通过量子计算基准和张量网络耦合来增强生成建模。开发结合了生成式人工智能和量子计探索通过量子计算基准和张量网络耦合来增强生成建模。值得注意的是，这些合作伙伴多数并非专门的量子公司，而是各行各业多年来积累的经验丰富的巨擘。他们在各自领域深谙行业发展的方向和需求，通过与量子计算软硬件公司合作，能够针对当前需要大规模计算能力来解决的实际问题，开展合作探索。这些合作伙伴对各自行业的发展方向和痛点有深入了解，通过与量子计算软硬件公司的合作，可以共同探索和开发适用于自身行业的量子计算解决方案。通过行业间合作，用户和企业可以充分利用量子计算的能力，解决复杂问题和优化各种业务流程。这种合作模式推动了量子计算技术的应用落地，并为不同行业带来了巨大的潜力和机遇。07光子盒统计了2022年至2024年各上半年全球主要量子计算企业的融资情况，具体如下：图表52022-2024年各上半年全球量子计算融资总额（单位：百万美元）4————U4————UGR-44.56%——U全球量子计算领域的投资规模在过去的三年中呈现出快速增长后又大幅回落的态势。同比2022至2024三年上半年融资总额，复合增长率（CGR）仅为22.04%。尽管2024上半年总体融资金额仍然可观，但是增长率为负。这表明全球投资方对量子计算的投资热情有所下降，虽看好量子计算的未来发展，但近期投资变得更加谨慎。这种投资增速放缓、下降背后有多重原因。首先是大环境的影响，经济衰退、利率上升、市场波动增加等因素均会导致用于诸如量子计算等新兴技术的风险资本减少。其次，量子计算领域内部已经出现投资焦点的转移，比如从硬件转向软件，或从广泛的量子计算平台转向更专业化的应用。这种转变可能反映了行业的自然演化，但会暂时减少整体投资水平，直到新的焦点领域成熟。另外，2024上半年量子计算初创公司成立数量较2023上半年有所下降。这表明在全球经济下行的大背景下，创业者采取了更加谨慎的态度，等待更清晰的实用、可扩展的量子优势证据出现后再进行针对性的融资。投资者越来越重视商业可行性的证明和明确的盈利路径。尚处于技术开发早期阶段的量子计算公司可能发现在没有展示实际应用和潜在市场需求的情况下，难以获得资金支持。此外，技术挑战仍是量子计算面临的重要问题，如量子比特相干时间、错误率和可扩展性等。这些挑战可能导致投资者重新评估实现商业可行量子计算机的时间线，从而影响投资流动。除了技术挑战，其他技术的竞争也在分散投资者对量子计算的关注和资源，如高级经典计算方法、机器学习优化、生成式人工智能等新兴技术。融资金额、笔数均有所减少后疫情时代经济环境低迷仍在持续，在高通胀率等诸多因素的冲击下，这对量子信息科技等前沿技术领域的投资产生不利影响。在量子计算领域，较2023年相比，融资金额、融资笔数均有所下降。2024上半年，量子计算领域共发生22笔融资事件，合计6.27亿美元。其中，18笔为社会融资，A轮最多（9笔其次为种子轮/天使轮（4笔）、B轮（2笔），以及其他3笔未披露具体情况的融资，总共6.07亿美元。除此以外，上半年还有4笔政府资助，总共0.20亿美元。获得融资的公司，主营业务是多元化的，包括不同的技术路线，以及核心硬件、软件等。较2023年的融资领域分布，已有更多超出整机层面外的硬件，以及符合轻资产模型的量子软件企业。种子/天使4笔$11.73MA$140.13MB种子/天使4笔$11.73MA$140.13MB$126.50M未披露$328.34M政府资助4笔$20.09M融资轮次与笔数种子/天使口B回A融资轮次超导离子阱光量子其它硬件量子软件种子/天使种子/天使AB未披露C12政府资助rigetti注：其它硬件包括半导体、量子计算测控系统、量子存储器等。融资以硬件为主2024年，全球量子计算的风险资本延续了2023年的趋势，继续从硬件转向软件。量子计算硬件的研发和制造在前些年已经获得了大量社会资本，新进投资者的投资机会和标的在现阶段有所收紧。相对于硬件来说，软件开发是一种轻资产，在当前的经济环境和技术情况下可能因此获得了融资。图表72024上半年全球量子计算软硬件融资额占比图软件$12.50M$12.50M$32.27M$32.27M4.0%4.0%澳洲$22.00M其他其他硬件美洲在量子计算领域表现出明显的硬件投资优势。首先，量子计算硬件的稳定性和可靠性提高，于是投资者开始关注如何充分发挥这些硬件的潜力，自然会将部分投资转向软件。其次，随着各个行业不断探索量子计算应用，这些行业里的公司对量子软件的需求也在与日俱增。美洲地区拥有全球最活跃的创新生态系统，这为量子软件的创新提供了理想的土壤。投资者可能认为在这个创新生态中，能够孵化出众多具有商业潜力的量子软件。因此，2023年，美洲在软件方面的融资占比高达72.8%。但如今，投资者意识到，现有NISQ计算机仍然难以真正发挥已有量子算法的实力，所以2024上半年，美洲地区的投资者又重新将投资重心放在硬件上。与美洲类似，在亚洲、欧洲和澳洲地区，硬件投资同样占主导地位。一方面，这些地区的量子计算机硬件仍落后于美国，各国出于自身信息安全的考虑，大力发展硬件。另一方面，政策环境和对科技研发的资金支持也促使投资者更倾向于在硬件方面进行投资，以保持在技术上的领先地位。此外，从经典计算机的发展史来看，前30年的利润集中在硬件端，当硬件相对成熟之后，软件才逐渐开始占据越来越多的市场份额。预计量子计算机的发展历程与经典计算机相似，因此现阶段，投资者更愿意将资金投向硬件。08政策作为体现国家战略和发展理念的剪影，反映出各国对量子产业的看法以及对它的支持程度。并且政策具有导向作用，能够促进产业结构的优化和升级。随着量子科技产业的发展，越来越多的国家意识到发展量子的必要性，并将其升至战略地位。根据统计，各国国家级量子政策的数量超过2023上/下半年，从侧面印证了各国政府对量子科技与产业的重视。下表汇总了2024上半年发布的国家级量子政策，可以看出，在政策方面，中国与美国对量子的支持力度最大，远超其他国家和地区，这也是中美在多个行业竞争的缩影。图表82024上半年全球国家级量子政策进展国家/组织国家/组织机构简介政策（2024版关键技术和新兴技术清单）美国白宫科技政策办公室此份文件中涉及的量子信息和使能技术包括：量子计算，量子设备的材料、同位素和制造技术，量子传感，量子通信和网络，支持系统。加速法案）美国院这项立法将促进国防部对量子技术的态度，并推进美国的国家安全。除其他举措外，该法案将为国防部建立一个框架，以优化其量子技术开发和过渡的方法，并授权国防量子技术试验台。于保护我们国家数据和网络免受未来网络安全威胁的白宫圆桌会议的简报）美国管理和预算办公室科学技术政策办公室OMB和OSTP召集了来自政府、行业和学术界的领导人举行圆桌会议，讨论解决关于“促进美国在量子计算领域的领导地位，同时降低易受攻击的加密系统的风险，以及《2022年量子计算网络安全准备法案》”在圆桌会议上，几位高级官员发表了讲话，强调了加密技术在提供关键政府服务时对隐私和安全的重要性。美国联邦调查局成立国家反间谍工作组（NCITF）下属的量子信息科学反间谍保护小组（QISCPT）。这一新成立的小组专注于确保美国在量子科学领域的领先地位不受威胁，加强了国家对这一关键技术领域的安全防护。美国美国商务部工业与安全局（BIS）将37家中国实体纳入出口管制实体清单。其中，有22个实体是因为涉嫌“获取或试图获取美国原产物项，用于发展量子技术能力”被加入清单，包括一个中心4基地、4个中科院所、10家中电科单位，2家公司。北方，强大而自由：加拿大国防的新愿景）加拿大加拿大国防部加拿大将参加新成立的北约创新基金，该基金将为加拿大创新企业提供额外的资金来源。该基金是世界上第一个以国防为重点的多主权风险投资基金，为开发对我们的国防至关重要的军民两用、新兴和颠覆性技术的初创公司提供投资。国家/组织国家/组织机构简介政策（规范量子技术应用）英国监管视野委员会支持创新的方法监管量子技术，包括建立适用于特定应用的监管框架，并与量子创新的独特特性和发展阶段相适应、促进国际合作和协调标准等14项关键建议，为政策制定者、监管机构和行业提供了安全有效推进突破性量子技术的重要指导。英国英国出口管制联合小组禁止向任何目的地出口或以电子手段转让"量子比特设备和量子比特电路、量子控制组件和量子测量设备和计算机、“电子组件”和包含某些集成电路的组件。Strategy（北约量子技术战略摘要）北约\概述了如何将量子应用于传感、成像、精确定位、导航和授时等领域的国防和安全，如何改进潜艇探测，以及如何利用抗量子加密技术升级和保护数据通信。日韩启动尖端量子合作）东京大学、首尔国立大学三所学校签署新的三边量子伙伴关系，培养量子劳动力，加强美日韩在新的全球经济中的集体竞争力。美国、日本和韩国领导人承诺向各自国家的人民展示三边合作的切实利益。美日韩还于去年12月签署了鼓励三国实验室开展科学合作的三边框架。技术实验室与韩国标准科学研究院就量子计算展开合作）国美国国家标准技术研究准科学研究院美国国家标准技术研究院（NIST）与韩国标准科学研究院（KRISS）的代表签署了一份现有谅解备忘录的修正案，将量子计算精密计量学相关的研发合作纳入其中。Council（美国-欧盟贸易和技术委员会联合声明）盟美国-欧盟贸易和技术理宣布将在人工智能、量子技术、6G无线通信系统等新兴技术领域以及半导体领域加强合作。密钥分发的立场文件）瑞典法国网络安全局、比利时联邦信息荷兰国家通信安全局、瑞典国家通信安全局尽快停止仅依赖易受量子攻击的现有公钥加密技术，并建立新的密钥体系：优先事项应是迁移到抗量子加密技术或采用对称密钥技术。（联合意向声明）国英国科学、创新和技术邦教育与研究部联合意向声明，承诺两国扩大和深化他们的科学与研究联系。德国是英国在全球的第二大研究合作伙伴，《联合意向声明》承诺两国将进一步深化这种关系。《联合意向声明》旨在将来自英国和德国的领先科学组织聚集在一起，扩大和深化在量子技术、人工智能、清洁技术等领域的科研联系与合作。增长4.0战略）韩国韩国政府今年下半年向民众开放国内开发的20量子比特量子计算机云服务。目标到2026年实现50个量子比特的量子计算机技术，到2032年扩展至1000个量子比特。政策国家/组织机构简介과기정통부,양자분야민-관소통의장마련（科学技术信息通信部为双边领域的公私沟通提供平台）韩国韩国科学技术信息通信成立量子先驱战略协商委员会，旨在推动量子技术的发展和行业交流。该委员会将专注于量子通信、量子计算和量子传感等关键技术的研发，负责制定量子领域的政策方向，促进公私部门合作，并支持量子技术的研究与商业化。子技术路线图）电子和信息技术部印度政府电子和信息技术部的网络安全小组制定并发布了量子技术路线图草案，包括量子计算系统的发展、量子通信、量子科学战略应用、量子技术标准化等8方面，并向公众征集意见反馈。关于推动未来产业创新发展的实施意见前瞻部署新赛道：推动下一代移动通信、卫星互联网、量子信息等技术产业化应用，加快量子、光子等计算技术创新突破，加速类脑智能、群体智能、大模型等深度赋能，加速培育智能产业。创新标志性产品：量子计算机。加强可容错通用量子计算技术研发，提升物理硬件指标和算法纠错性能，推动量子软件、量子云平台协同布置，发挥量子计算的优越性，探索向垂直行业应用渗透。强化标准引领：聚焦元宇宙、脑机接口、量子信息等重点领域，制定标准化路线图，研制基础通用、关键技术、试验方法、重点产品、典型应用以及安全伦理等标准，适时推动相关标准制定。2024年全国标准化工作要点国家标准化管理委员会聚焦碳达峰碳中和、人工智能、量子技术等关键和新兴技术领域，新增一批国际标准组织注册专家。十四届全国人大第二次会议政府工作报告国务院在未来产业领域，开辟量子技术、生命科学等新赛道。2023年度普通高等学校本科专业备案和审批结果教育部批准合肥工业大学、西安电子科技大学、太原理工大学、福州大学、河南大学增设“量子信息科学”专业。第二批中央企业原创技术策源地布局建设国务院国资委开展第二批中央企业原创技术策源地布局建设，在量子信息、类脑智能、生物制造等36个领域，支持40家中央企业布局52个原创技术策源地。两批布局后，共有58家中央企业承建97个原创技术策源地。信息化标准建设行动计划中央网信办、市场监管总信息化部加快量子信息标准布局，推动术语、功能模型、参考架构等基础通用标准研制，开展量子计算、量子通信、量子测量等关键技术标准研究。关于发布高精度量子操控与探测重大研究计划2024年度项目指南的通告国家自然科学基金委员会公布了11个量子精密测量项目。注：因各国政府项目/计划的申请方式不同、公开程度不同，因此该表格仅收录政策，诸如“欧洲地特”、“用于创新计算的低温技术先进研究”、“国家量子虚拟实验室”等项目/计划不在其列。09未来发展展望量子处理器是量子计算机的核心，其性能在很大程度上决定了量子计算系统的计算能力和应用前景。当前，传统的量子比特结构虽然在实验室环境中取得了重大进展，但仍然面临诸多技术瓶颈，例如退相干、噪声干扰、可扩展性不足等问题。因此，探索新结构和新工艺成为推动量子计算处理器发展的关键。首先，新型量子处理器结构设计显著提升了量子比特的性能。例如，超导量子比特具有较高的集成度和较快的操作速度，但对低温环境要求苛刻，于是，transmon、fluxonium、unimon等超导量子比特结构相继提出。2024上半年，TerraQuantum提出了新型超导量子比特flowermon，有望将量子处理器的相干时间提高几个数量级。其次，新工艺的发展也在推动量子处理器的制造向更高效、更可靠的方向迈进。目前，量子处理器的制造工艺尚未完全成熟，仍存在许多挑战，例如量子比特的集成度和稳定性问题。然而，随着半导体技术和纳米制造技术的进步，量子处理器的制造工艺正在不断优化。尤其是硅基量子计算芯片的发展，通过借鉴传统半导体工艺，实现了更高的量子比特集成度和更好的工艺控制能力，这将有助于推动量子计算处理器的批量生产和商业化。2024上半年，英特尔推出了一种300mm低温探测工艺，能够获得跨整个晶圆的自旋量子比特器件的大量数据，并且实现了99.9%的门操作保真度，是全CMOS工业制造的量子比特中所达到的最高保真度水平。此外，材料科学的进展也为量子处理器的开发提供了新的方向。超导材料的改进、新型半导体材料的应用，以及基于二维材料的量子器件开发，正在为量子计算处理器的性能提升铺平道路。尤其是石墨烯、拓扑绝缘体等新材料的引入，有望显著提高量子比特的操作效率和稳定性。例如，斯坦福大学提出了一种创建铌基量子比特的方法，实现了6200万分之一秒的相干时间，比其性能最好的铌基量子比特长150倍。总的来说，量子计算处理器的新结构和新工艺的开发，将直接影响量子计算的计算能力和实际应用前景。随着研究的深入和技术的成熟，未来我们有望看到更加高效、稳定和可扩展的量子处理器，为量子计算的广泛应用奠定坚实基础。目前，量子计算机面临诸多挑战，例如，增加量子比特数、增加相干时间、提高保真度。为了增加量子比特数，IonQ的研究人员正在探索通过离子-光子纠缠的方式，实现不同离子系统之间的远距离量子纠缠。这种方法不仅可以增加系统的可扩展性，还能为未来构建分布式量子计算网络奠定基础。其次，量子存储器的发展也是量子计算可扩展性的重要方向之一。量子存储器可以在不破坏量子态的情况下，将量子信息存储一定时间，这对于量子计算机在处理大规模量子信息时至关重要。例如，哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所设计出一种基于光力学诱导透明度的光内存，通过声子模式存储光信息，可以作为长寿的光量子内存。北京清华大学量子信息中心、合肥国家实验室设计出一种能够存储72个光量子比特的高性能量子内存，支持多达一千次的随机存取写入或读取操作，性能比以往的记录提高了两个数量级。虽然当前的量子存储器技术仍处于早期阶段，但已有研究显示，通过优化量子存储器的材料和结构，可以显著延长存储时间和提高存储效率，为实现大规模量子计算提供可能。此外，可扩展量子计算机群的研发还涉及到量子比特的互联和量子信息的传输等技术难题。为此，量子互联技术和量子网络的研究也逐渐成为重点。通过量子互联，多个独立的量子处理器可以在一个网络中协同工作，类似于经典计算中的分布式计算系统。这一技术不仅可以提升量子计算的计算能力，还能实现更复杂的量子算法和更广泛的应用场景。综上所述，量子计算的研发除了传统的单一量子系统，新增了更加复杂、可扩展的量子计算机群。这一趋势的实现将依赖于离子-光子纠缠技术、量子存储器的突破，以及量子互联技术的发展，未来有望形成更为强大和实用的量子计算系统。随着人工智能（AI）和量子计算的快速发展，二者的结合正在成为一个重要的研究方向。“AI+量子”不仅能够优化量子计算的硬件和软件设计，还能催生新的量子AI模型，推动量子计算向更高效、更实用的方向发展。首先，AI在量子计算中的应用体现在对量子门操作的优化上。例如，T门是量子计算中的重要逻辑门，被广泛用于量子算法的实现。然而，由于T门的操作较为复杂，如何有效地减少T门的使用数量成为量子计算中的一个关键问题。Quantinuum、DeepMind、阿姆斯特丹大学研究人员可以利用AI，自动优化量子线路中T门和π/8门的使用，从而降低了量子计算的复杂度，提高了计算效率。具体而言，AI算法能够分析大量量子电路的操作路径，找出最优的T门使用方案，并通过不断学习和改进，进一步提升量子计算的性能。其次，AI和量子计算的融合还推动了新的量子AI模型的出现。传统的AI模型依赖于经典计算机的算力，而量子计算具有巨大的并行计算能力和独特的量子特性，这为构建全新的AI模型提供了可能。例如，量子神经网络（QNN）和量子支持向量机（QSVM）等模型通过利用量子叠加和量子纠缠等特性，可以在某些任务上显著提升计算效率和精度。尤其是在大数据处理、图像识别和自然语言处理等领域，量子AI模型有望带来颠覆性的技术突破。再次，AI+量子技术的融合不仅体现在量子计算的软硬件优化上，还促进了量子算法和量子应用的创新发展。通过AI算法的辅助，研究人员可以更快地设计和验证新的量子算法，并找到最适合量子计算的应用场景。这种协同作用将推动量子计算从理论研究向实际应用加速过渡，为解决诸如复杂优化问题、药物设计、金融风险分析等现实问题提供新的解决方案。例如，加拿大AI研究机构Mila和法国中性原子量子公司Pasqal探索通过量子计算基准和张量网络耦合来增强生成建模。不过，目前该领域仍处于尝试阶段。总的来说，AI与量子计算的结合正在加速推动量子计算技术的进步。通过利用AI技术，优化量子计算的硬件设计、提升量子算法的效率、开发新的量子AI模型，量子计算有望在未来的科技发展中发挥更加重要的作用。随着量子计算硬件的发展，量子比特数在2023年12月突破了千位大关，一定程度上宣告了NISQ时代的落幕。这一突破不仅标志着量子计算硬件技术的进步，也为量子计算软件算法的创新和实用化提供了新的机遇和挑战。随着量子比特数量的增加，量子计算的计算能力大幅提升。这使得一部分原本只能在理论上探讨的复杂量子算法有了实际实现的可能。目前，一部分量子算法研究人员将精力投入能够在NISQ计算机运行的算法，推动量子计算实用化。例如，在金融、材料科学、药物设计等领域，量子计算的潜力已经开始显现。通过利用大量量子比特，研究人员可以模拟更复杂的分子结构、优化投资组合、甚至在人工智能领域进行深度学习模型的训练。这些应用场景的成功落地，标志着量子计算正在从实验室走向实际应用。例如，加拿大OLED技术开发商OTILumionics和加拿大量子纠错公司NordQuantique正在利用量子模拟进行电子结构计算、振动电子光谱和从头算分子动力学(AIMD)，旨在确定先进材料开发效率的提高方法，这些材料可能应用于显示器以外的多个行业，包括半导体、制药和特种化学品。软件算法的设计离不开跨学科合作。量子计算不仅是物理学和计算机科学的交叉领域，也涉及到数学、化学、生物学等多个学科。要想将量子计算的优势拓展至更多领域，实现量子计算技术的全面发展和普及，那就少不了扩学科合作。例如，花旗银行创新实验室与以色列量子软件公司Classiq建立合作，双方将借助AmazonBraket平台共同研究用于投资组合优化的量子解决方案。只有与不同行业开展合作，才能让量子算法更好更快地取得创新。总之，伴随着量子比特数量的增加，量子计算机不仅在计算能力上取得了突破，也在软件算法的创新和实用化进程中迈出了重要一步。未来，随着硬件和软件的不断进步，量子计算将逐步走向成熟，并在更多实际应用中展现其巨大潜力。·混合算力平台是量子云平台中短期内的主在量子计算领域，混合算力平台正在成为各大机构发展量子计算云平台的主要方向。混合算力平台结合了经典计算和量子计算的优势，提供了更强大的计算能力和更广泛的应用场景，成为量子计算中短期内发展的重要趋势。首先，混合算力平台通过集成经典计算资