2024年12月17日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)在arXiv平臺上發(fā)布“祖沖之三號”相關(guān)成果。據(jù)介紹，“祖沖之三號”的量子比特?cái)?shù)相比擁有66個(gè)量子比特的“祖沖之二號”提升至105個(gè)，計(jì)算能力顯著提升。其處理器由兩個(gè)使用倒裝芯片技術(shù)集成的藍(lán)寶石芯片組成。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，“祖沖之三號”的性能超越谷歌72比特“懸鈴木”處理器6個(gè)數(shù)量級，為目前超導(dǎo)量子計(jì)算的最強(qiáng)優(yōu)越性?！傲孔佑?jì)算優(yōu)越性”是指量子計(jì)算機(jī)需要在特定的問題求解上，表現(xiàn)出超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力，從而解決連超級計(jì)算機(jī)都無法在短時(shí)間內(nèi)解決的計(jì)算任務(wù)。
量子信息以量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ)，通過量子系統(tǒng)的各種相干特性(如量子并行、量子糾纏和量子不可克隆等)，進(jìn)行計(jì)算、編碼和信息傳輸。量子信息主要包括量子計(jì)算、量子通信和量子測量三大領(lǐng)域，在提升計(jì)算困難問題的運(yùn)算處理能力、加強(qiáng)信息安全保護(hù)能力、提高傳感測量精度等方面，具備超越經(jīng)典信息技術(shù)的巨大潛力。
量子信息領(lǐng)域概況
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領(lǐng)域 |
概念釋義 |
功能特點(diǎn) |
應(yīng)用場景 |
典型研發(fā)產(chǎn)品 |
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量子計(jì)算 |
遵循量子力學(xué)規(guī)律來調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式 |
能夠?qū)崿F(xiàn)0和1同時(shí)存在的計(jì)算狀態(tài)疊加，具有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)算的強(qiáng)大并行計(jì)算和模擬能力 |
在生物制藥、材料研發(fā)、分子化學(xué)、資源勘探等領(lǐng)域，通過量子處理器來模擬量子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài);在人工智能、量化金融、密碼解析、交通優(yōu)化等大規(guī)模計(jì)算領(lǐng)域，加速機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)處理能力等 |
D-Wave-量子退火機(jī)、“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)、光量子計(jì)算原型機(jī)“九章”與“九章二號”、超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之”與“祖沖之二號” |
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量子通信 |
利用量子力學(xué)原理，通過移動量子態(tài)來實(shí)現(xiàn)信號、信息和量子態(tài)的轉(zhuǎn)移和傳輸 |
利用量子疊加態(tài)或量子糾纏效應(yīng)等進(jìn)行信息的編碼或密鑰的安全傳輸 |
主要是量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)技術(shù)的應(yīng)用，提供軍事國防、國家政務(wù)、金融交易，互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)，電力系統(tǒng)等領(lǐng)域的信息安全保障服務(wù) |
美國量子通信網(wǎng)絡(luò)、歐盟光纖QT實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)、東京高速量子通信網(wǎng)絡(luò)、中國科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”、微納量子衛(wèi)星“濟(jì)南一號”、保密通信骨干線路“京滬干線” |
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量子測量 |
基于量子體系糾纏、壓縮、高階關(guān)聯(lián)等特性，實(shí)現(xiàn)對量子態(tài)的操控和測量 |
量子測量的精度更高、探測距離更遠(yuǎn)、測量設(shè)備體積更小、測量手段和維度更豐富 |
集中于量子時(shí)頻同步、量子重力測量、量子磁場測量、量子定位導(dǎo)航、量子目標(biāo)識別等五大領(lǐng)域，覆蓋軍事國防、航空航天、生物醫(yī)療、能源勘探、交通運(yùn)輸、災(zāi)害預(yù)警等行業(yè) |
時(shí)鐘源、原子干涉磁力儀、量子干涉器件磁力計(jì)、原子干涉加速度計(jì)、原子干涉陀螺儀、原子干涉重力儀、原子干涉重力梯度儀、量子雷達(dá) |
資料來源：觀研天下整理
量子信息作為極具潛力和顛覆性的前沿領(lǐng)域，華為、騰訊、阿里、中國移動等企業(yè)提前布局量子計(jì)算領(lǐng)域。目前，我國量子計(jì)算正處于從研發(fā)開始往工程化、商業(yè)化方向前進(jìn)。
量子信息科技企業(yè)技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域布局
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企業(yè)簡稱 |
量子技術(shù)大類 |
量子技術(shù)細(xì)分 |
技術(shù)應(yīng)用案例 |
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中興通訊 |
量子通信與安全 |
QKD量子設(shè)備、量子虛機(jī)、量子儲存 |
提供量子安全服務(wù)系統(tǒng)、量子可信云等技術(shù)和應(yīng)用產(chǎn)品，2021年在重慶璧山建設(shè)了全球首個(gè)量子安全可信云 |
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中科曙光 |
量子通信與安全 |
量子通信云安全一體機(jī) |
發(fā)布全球首款基于量子通信的云安全一體機(jī)QC·Server |
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國科量子 |
量子通信與安全 |
量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營 |
量子保密通信“京滬干線”技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用示范項(xiàng)目 |
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國盾量子 |
量子計(jì)算、量子通信與安全 |
超導(dǎo)量子計(jì)算、量子通信、科研儀器 |
濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)、新華社金融信息量子通信驗(yàn)證網(wǎng)、工商銀行異地?cái)?shù)據(jù)千公里級量子加密傳輸應(yīng)用 |
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九州量子 |
量子通信與安全 |
量子密鑰分發(fā)、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 |
全球首條量子保密通信商用干線——“滬杭干線” |
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浪潮集團(tuán) |
量子計(jì)算 |
超導(dǎo)量子計(jì)算 |
浪潮云量子計(jì)算服務(wù)IQS |
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星漢時(shí)空 |
量子測量/傳感/成像 |
原子鐘 |
在原子時(shí)算法方面在國內(nèi)更是具有獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢，已應(yīng)用于北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)核心算法 |
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華為云 |
量子計(jì)算 |
HiQ量子計(jì)算云平臺、超導(dǎo)量子計(jì)算 |
華為HiQ量子計(jì)算云平臺 |
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國盛量子 |
量子測量/傳感/成像 |
量子磁力傳感設(shè)備、工業(yè)無損檢測 |
設(shè)備質(zhì)檢檢測平臺、材料量子精密檢測方案、教育科普平臺 |
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國騰量子 |
量子通信與安全 |
量子保密通信網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備 |
粵港澳大灣區(qū)量子通信骨干網(wǎng)一期工程——廣佛肇量子通信干線 |
資料來源：觀研天下整理
在中國量子計(jì)算領(lǐng)域達(dá)成里程碑之際，海外企業(yè)研發(fā)進(jìn)展也如火如荼。2024年12月9日，谷歌推出量子芯片Willow，在增加量子比特?cái)?shù)量的過程中，成功地將錯(cuò)誤率呈指數(shù)級下降。從3x3到5x5，再到7x7的量子比特陣列，每一次擴(kuò)展都穩(wěn)定地將錯(cuò)誤率減半，首次實(shí)現(xiàn)“低于閾值”（在增加量子比特?cái)?shù)量的同時(shí)減少誤差）的歷史性成就。
此外，亞馬遜旗下云計(jì)算平臺AWS亦于近期公布Quantum Embark（量子啟航）咨詢項(xiàng)目計(jì)劃，旨在幫助客戶了解用例、確定需要關(guān)注的相關(guān)量子技術(shù)，并最終就未來資源和長期量子路線圖做出決策，為量子計(jì)算時(shí)代做好準(zhǔn)備。
長遠(yuǎn)來看，隨著量子計(jì)算行業(yè)商業(yè)化逐漸起步，市場前景廣闊。（WYD）
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