2024年12月17日，中國科學技術(shù)大學潘建偉院士團隊在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”的量子比特數(shù)相比擁有66個量子比特的“祖沖之二號”提升至105個，計算能力顯著提升。其處理器由兩個使用倒裝芯片技術(shù)集成的藍寶石芯片組成。
實驗數(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個數(shù)量級，為目前超導量子計算的最強優(yōu)越性?！傲孔佑嬎銉?yōu)越性”是指量子計算機需要在特定的問題求解上，表現(xiàn)出超越經(jīng)典計算機的能力，從而解決連超級計算機都無法在短時間內(nèi)解決的計算任務。
量子信息以量子力學基本原理為基礎(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)，進行計算、編碼和信息傳輸。量子信息主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大領(lǐng)域，在提升計算困難問題的運算處理能力、加強信息安全保護能力、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 |
應用場景 |
典型研發(fā)產(chǎn)品 |
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量子計算 |
遵循量子力學規(guī)律來調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式 |
能夠?qū)崿F(xiàn)0和1同時存在的計算狀態(tài)疊加，具有遠超傳統(tǒng)計算的強大并行計算和模擬能力 |
在生物制藥、材料研發(fā)、分子化學、資源勘探等領(lǐng)域，通過量子處理器來模擬量子系統(tǒng)運行狀態(tài);在人工智能、量化金融、密碼解析、交通優(yōu)化等大規(guī)模計算領(lǐng)域，加速機器學習和大數(shù)據(jù)處理能力等 |
D-Wave-量子退火機、“懸鈴木”量子計算機、光量子計算原型機“九章”與“九章二號”、超導量子計算原型機“祖沖之”與“祖沖之二號” |
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量子通信 |
利用量子力學原理，通過移動量子態(tài)來實現(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)或量子糾纏效應等進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)的應用，提供軍事國防、國家政務、金融交易，互聯(lián)網(wǎng)云服務，電力系統(tǒng)等領(lǐng)域的信息安全保障服務 |
美國量子通信網(wǎng)絡、歐盟光纖QT實驗網(wǎng)絡、東京高速量子通信網(wǎng)絡、中國科學實驗衛(wèi)星“墨子號”、微納量子衛(wèi)星“濟南一號”、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、測量設備體積更小、測量手段和維度更豐富 |
集中于量子時頻同步、量子重力測量、量子磁場測量、量子定位導航、量子目標識別等五大領(lǐng)域，覆蓋軍事國防、航空航天、生物醫(yī)療、能源勘探、交通運輸、災害預警等行業(yè) |
時鐘源、原子干涉磁力儀、量子干涉器件磁力計、原子干涉加速度計、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 |
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)提前布局量子計算領(lǐng)域。目前，我國量子計算正處于從研發(fā)開始往工程化、商業(yè)化方向前進。
量子信息科技企業(yè)技術(shù)及應用領(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)細分 |
技術(shù)應用案例 |
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中興通訊 |
量子通信與安全 |
QKD量子設備、量子虛機、量子儲存 |
提供量子安全服務系統(tǒng)、量子可信云等技術(shù)和應用產(chǎn)品，2021年在重慶璧山建設了全球首個量子安全可信云 |
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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 |
發(fā)布全球首款基于量子通信的云安全一體機QC·Server |
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國科量子 |
量子通信與安全 |
量子通信網(wǎng)絡建設與運營 |
量子保密通信“京滬干線”技術(shù)驗證及應用示范項目 |
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國盾量子 |
量子計算、量子通信與安全 |
超導量子計算、量子通信、科研儀器 |
濟南量子通信試驗網(wǎng)、新華社金融信息量子通信驗證網(wǎng)、工商銀行異地數(shù)據(jù)千公里級量子加密傳輸應用 |
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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 |
量子計算 |
超導量子計算 |
浪潮云量子計算服務IQS |
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星漢時空 |
量子測量/傳感/成像 |
原子鐘 |
在原子時算法方面在國內(nèi)更是具有獨有的技術(shù)優(yōu)勢，已應用于北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)核心算法 |
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華為云 |
量子計算 |
HiQ量子計算云平臺、超導量子計算 |
華為HiQ量子計算云平臺 |
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國盛量子 |
量子測量/傳感/成像 |
量子磁力傳感設備、工業(yè)無損檢測 |
設備質(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)絡核心設備 |
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
在中國量子計算領(lǐng)域達成里程碑之際，海外企業(yè)研發(fā)進展也如火如荼。2024年12月9日，谷歌推出量子芯片Willow，在增加量子比特數(shù)量的過程中，成功地將錯誤率呈指數(shù)級下降。從3x3到5x5，再到7x7的量子比特陣列，每一次擴展都穩(wěn)定地將錯誤率減半，首次實現(xiàn)“低于閾值”（在增加量子比特數(shù)量的同時減少誤差）的歷史性成就。
此外，亞馬遜旗下云計算平臺AWS亦于近期公布Quantum Embark（量子啟航）咨詢項目計劃，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，為量子計算時代做好準備。
長遠來看，隨著量子計算行業(yè)商業(yè)化逐漸起步，市場前景廣闊。（WYD）
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