2020-10-20 12:25:00

晓查 木易 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

量子科技，如今快速一文看尽？

最近，量子科技相关知识和行业进展，正在成为关注新热点。

究竟是什么？原理如何？行业内有怎样的代表性技术、公司和应用？最新的进展又如何？

今日我们争取一文打尽。

就应用方向来看，量子科技可以分为两大板块：量子通信和量子计算。

量子通信是利用量子力学的基本原理对信息进行加密，具有不可克隆、不可窃听的特性。

如果中途遭到窃听，信息将会被破坏，接收方就能察觉，因此具有传统通信技术不可比拟的安全性。

量子计算是利用量子态的演化进行计算。经典计算机中只能处于0或者1两种状态之一，而量子计算机能同时处于0和1两种状态。由此衍生的量子算法可能大大超过当前超级计算机。

量子通信

目前，我国的量子通信技术走在了世界的前列，已经建构了从上游元器件到下游实际应用的产业生态。

上游负责提供光纤等元器件及其他一些核心设备的公司有国盾量子、亨通光电、光迅科技等。

最为核心的中游企业有国盾量子和神州信息，提供的是传输干线或系统平台。

最后，各大银行、公安及政务系统已经有来较多下游的成功应用案例。

△图源：dcits

国盾量子发源于中国科学技术大学，2009年5月创立，经过10余年的探索和实践，已成长为全球领先的量子通信设备制造商和量子安全解决方案供应商，是量子通信产业化的开拓者、实践者和引领者。

△图源：quantum-info

目前，国盾量子参与和主导的重要项目有着许多的实践案例：

首先，国盾量子与中科大开展量子通信的研究有主导并推进了量子通信网络在城域通信上的应用，如：合肥城域量子通信试验示范网、济南量子通信试验网等；

最为重要另外，国盾量子的州信息是参与建设便是“京沪干线”项目，并帮助中国工商银行成功地将量子通信技术应用到了其“两地三中心”架构下的京沪异地广域网应用中，实现了网上银行京沪异地数据的量子加密传输。

此外，国盾量子还与阿里云进行合作，在阿里云网络环境建立多个量子安全域，通过量子传送门实现同城数据中心互联组网。

截至2020年6月底，根据德温特（Derwent）国际权威专利数据库数据显示，国盾量子在量子通信相关领域公开的同族专利数量排名全球首位。

神州信息是一家提供软件和信息服务的公司，持有国盾量子1%的股份，但双方在业务方面的合作非常多。方面的合作非常多。

△图源：dcits

在神州信息承建的“京沪干线”中，国盾量子就是主要的合作者。

近年来，神州信息自身也加大了在量子通信领域的投入。去年，神州信息开发的企业级即时加密通讯工具“量信通”发布。

“量信通”是神州信息将量子随机数发生器结合行业需求进行的二次研发，该产品直接利用量子密钥加密解决通讯过程中的高安全传输及高安全存储问题。

量子通信技术本身离不开光纤等设备，因此亨通光电、光迅科技等光电设备提供商也成为了量子通信的概念企业。

 

而在量子通信的应用中，最为重要的是京沪干线项目，该项目于2013年7月立项，中科院、国盾量子及神州信息等都参与其中。

项目建设目标是建成连接北京、上海，贯穿济南、合肥等地，由32座中继站和31段光纤量子通信线路构成的量子保密通信骨干线路，线路总长2000余公里，连接各地城域接入网络，打造广域光纤量子保密通信网络。

同时，京沪干线北京接入点实现与“墨子号”量子科学实验卫星兴隆地面站的连接，全线密钥率大于5kbps，已形成星地一体的广域量子通信网络雏形，大大扩展了京沪干线应用能力。

通过“京沪干线”，中国工商银行已经成功了实现了网上银行京沪异地数据的量子加密传输。

而中国人民银行也借助“星地一体化”量子通信广域网络和北京城域网，实现了新疆支行至北京金融信息中心之间的高安全量子加密应用。

量子计算

量子计算商业化目前在国内仍处于起步阶段。因此在量子计算领域，国内的初创公司比较少。有实际产品的仅有合肥的本源量子和深圳的量旋科技两家公司。

其中，本源量子是由中科院量子信息重点实验室孵化、中国科技大学郭国平创立的一家公司。中科院院士郭光灿也是该公司的联合创始人。

 

本源量子的业务范围覆盖量子计算机、量子芯片、量子云、量子测控、量子软件等领域。

硬件方面，本源量子推出过玄微XW S2-200、夸父KF C6-130两款量子芯片，本源悟本量子计算机，以及基于此计算机的量子云平台。

 

软件方面，本源量子有Qurator量子编程IDE，集成了量子编程框架和编译器。

来自深圳的量旋科技则专注于制造桌面型的量子计算机。

一般来说，量子计算机体积庞大，且需要复杂的制冷设备，现阶段罕有小型化产品。

而量旋科技基于核磁共振技术制造的量子计算机“双子座”在常温下运行、体积小巧，可以像台式电脑一样放在桌上运行。

 

除实体硬件外，量旋科技也提供接入双子座的量子云平台。

目前，国内主要大公司也已经开展了量子计算的研究工作，华为和BAT均有布局。

早在2018年，华为就开始云量子计算模拟平台HiQ，可模拟全振幅42量子比特以上，成为当时业界领先的量子电路模拟云服务。

 

人才方面，华为招入南方科技大学教授翁文康担任量子计算软件与算法首席科学家。

百度2018年宣布成立量子计算研究所，由悉尼科技大学量子软件和信息中心段润尧教授出任所长，直接向百度总裁汇报。

百度分别在两个业务线中加入量子计算研究：AI平台飞桨去年引入量子机器学习开发平台量桨、量子计算研究所今年9月上线云原生量子计算平台量易伏。

 

腾讯在量子计算领域的研究更侧重于实际应用，官网已经放出了量子云计算平台和化学计算云平台，但暂时还未对外开放服务。香港中文大学终身教授张胜誉是该实验室负责人。

阿里达摩院X实验室下设量子实验室，主要从事量子计算机、算法和物理模拟的研究。

现阶段，阿里还没有量子计算机硬件公布，但是阿里云已经推出了量子开发平台AC-QDP，以及背后由分布式计算平台提供的量子计算模拟器太章。

密歇根大学安娜堡分校计算机科学教授施尧耘是达摩院量子实验室负责人。

 

在国际上，量子计算领域“高手如云”，大型科技公司IBM、谷歌、微软、霍尼韦尔等都有自己的量子计算机硬件和云平台。

另外还有IonQ、D-Wave等专门从事量子计算机开发的公司，这两家公司的硬件都已经成功商业化，在市场上获得了认可。

 

相比量子通信，量子计算技术百花齐放，各家实现的方式有超导电路、离子阱、核磁共振等等。

国内量子计算商业化的起步较晚。上面提到的D-wave公司早在1999年就已成立，IBM四年前就上线了量子计算模拟平台。不过国内科技公司也在加快追赶步伐。

参考链接：
https://news.cctv.com/2020/10/17/ARTI65xotxyww8VYbqzp9PH4201017.shtml
http://www.ccdi.gov.cn/toutiao/202010/t20201018_227314.html
http://www.quantum-info.com/
http://www.cas.cn/sygz/201709/t20170905_4613272.shtml
http://originqc.com.cn/index.html
http://www.spinq.cn/

— 完 —