01

　　為什么要開發量子芯片?

　　公司開發量子芯片的原因多種多樣，主要原因是量子計算具有徹底改變計算領域和解決傳統計算機實際上無法解決的某些問題的潛力。

　　解決復雜問題：量子計算機有潛力解決目前傳統計算機無法解決的復雜問題。這包括優化、密碼學、材料科學、藥物研發等任務。

　　量子優勢：各公司的目標是實現“量子優勢”，即量子計算機能夠比傳統計算機更快或更高效地執行特定任務。這可能會為金融、物流和醫療保健等各個行業帶來突破。

　　競爭優勢：公司將量子計算視為競爭優勢的源泉。處于量子技術的前沿可以讓他們在各自的行業中占據優勢并開辟新的商機。

　　由于以上優點，大廠公司紛紛布局了量子芯片。

　　02

　　誰在開發?

　　IBM發布了兩款新型量子芯片，Condor和Heron，分別采用了超導和離子阱技術。然而，超導量子計算的最大難題是量子糾纏。QuEra的新型量子計算機采用硅自旋量子比特技術，具有高相干時間和低誤差率，超過了IBM的Condor芯片。QuEra的新型量子計算機采用了48個邏輯量子比特的設計方案，并采用了模塊化設計思路，可構建更大規模的量子計算機。該成果受到美國政府的資助，對全球科技發展和競爭格局產生深遠影響。

　　此外，QuEra的新型量子計算機還采用了模塊化的設計。這意味著不同的模塊可以相互連接在一起，從而構建出更大規模的量子計算機。這種設計思路與目前主流的超導量子計算機類似，但是QuEra的新型量子計算機具有更高的相干時間和更低的誤差率，因此在性能上更具優勢。

　　最后，QuEra的新型量子計算機是由哈佛大學主導的，背后還有美國國防部高級研究計劃局中等規模帶噪聲量子優化計劃的資助。這說明美國政府在量子計算領域投入了大量的資金和資源，以保持其在該領域的領先地位。同時，這也意味著其他國家在該領域的發展也需要投入大量的資金和資源，以保持其競爭力。

　　QuEra的新型量子計算機采用了不同的技術路線和設計方案，具有更高的相干時間和更低的誤差率，因此在性能上更具優勢。這不僅對于美國政府和企業在信息安全、金融科技等領域具有重要意義，同時也將對全球范圍內的科技發展和競爭格局產生深遠的影響。因此，我們應該密切關注這個領域的最新進展和技術突破，以期能夠更好地推動全球科技的發展和進步。對于人類而言，這絕對是一個巨大進步，同時也可以說是一個壞消息。因為量子計算機可以輕松破解各國政府、銀行、企業所使用的加密協議，上到國家機密，下到社會安全號碼，量子計算機都可以破解。這就意味著，世界將會沒有任何的秘密。

　　Google 的 Bristlecone 是一款量子處理器，旨在展示量子霸權，這是量子計算的一個重要里程碑。雖然它主要是一種研究工具，但它展示了量子硬件的進展。在研究特定的應用程序之前，量化一個量子處理器的能力是很重要的。谷歌的原理團隊(theory team)已經開發出了一種基準測試工具來完成這項任務。他們可以通過在設備上應用隨機的量子線路來分配一個單一的系統誤差，并通過一個經典模擬來檢查抽樣的輸出分布。如果一個量子處理器的操作誤差足夠小，它就能在一個定義良好的計算機科學問題上超越經典的超級計算機，這是一項被稱為“量子霸權”的成就。這些隨機電路在量子位和計算長度(深度)上都必須很大。雖然還沒有人達到這一目標，但谷歌的計算量子霸權可以用49量子位，一個超過40量子位的線路深度，還有一個低于0.5%的兩量子位元的誤差。谷歌相信，量子處理器優于超級計算機的實驗證明將是這個領域的分水嶺，并且仍然是他們的主要目標之一。

　　量子計算公司 Rigetti 提供對其量子處理器和名為 Forest 的量子開發環境的云訪問。他們開發了 Aspen-9 和 Aspen-9Q 等量子芯片。

　　霍尼韋爾開發了一款與許多其他量子處理器架構不同的量子計算機。他們的設備基于離子捕獲技術，并推出了用于不同用途的各種量子芯片。

　　國內多家公司也在布局量子科技，涉及量子通信、量子計算等領域，推動量子科技市場快速發展。

　　我國宣布成功量產高達1500批次的量子芯片，這一壯舉震撼全球。這款被譽為“中國超級芯片”的量子杰作，其性能之強悍，遠超傳統硅基芯片，效能飆升千倍，而能耗卻幾乎可以忽略不計，僅為傳統芯片的九萬分之一。

　　例如，天和防務公司主營業務為“通信電子”“新一代綜合電子信息(天融工程)”三大業務體系和軍工裝備、5G射頻、物聯感知、行業大數據、數字海洋五大業務板塊。公司子公司經過初步調研并依托現有業務進行布局，著眼于量子通信所用的極低溫器件進行相關研發與實驗，目前已開展了相關器件的極低溫環境實驗。

　　科大國創公司參股投資了國儀量子，國儀量子是一家全球知名的量子科技技術公司。

　　銅牛信息與國科量子簽訂了戰略合作協議，雙方將緊密合作積極推進量子通信技術的市場化和產業化進程，在鏈路加密、量子應用等方面加強合作并共同拓展云安全服務市場。

　　中科曙光在2017年9月27日，中科曙光與量子網絡在北京舉行戰略合作簽約儀式，雙方將攜手產業鏈合作伙伴共同打造量子通信產業生態圈。此次合作是我國量子通信產業化推進的重要實踐，亦標志著曙光公司作為信息產業的“國家隊”正式入局量子通信。雙方聯合研發的全球首款基于量子通信的云安全一體機QC Server重磅發布，這是我國繼量子保密通信在科研領域走在世界前列之后，在應用和支撐領域又一次全球領先。

　　浩豐科技擁有量子應用安全服務平臺的軟件著作權，但在量子應用方面如何形成產業化尚在摸索階段。

　　吉大正元在抗量子密碼算法研究方面取得了一定進展，實現了抗量子簽名的算法，并成功開發傳統密碼和抗量子密碼混合模式的密鑰生成以及證書簽發功能，完成抗量子算法與數字證書技術的結合。

　　03

　　量子霸權如何霸?

　　過去十年，人們致力于開發量子計算機，這種計算機可以大幅加快某些計算領域的速度，從而徹底改變物理學、醫學、生物學、人工智能和密碼學等領域。研究人員利用先進的量子計算機原型作為概念驗證，已經展示了“量子霸權”，即在幾秒鐘內計算出最快的傳統超級計算機需要數千年才能完成的計算結果。

　　雖然這樣的演示無疑標志著一個技術里程碑，但以難以想象的速度完成的任務不一定會在短期內預示量子計算機的商業化。為了確保量子技術在未來十年的持續發展，量子計算硬件需要在材料和制造工藝方面取得進展，其路徑類似于推動傳統計算發展的晶體管技術不斷擴展。

　　英特爾在 300 毫米晶圓上實現量子比特芯片有著領先的優勢。半導體 CMOS 技術能夠將數十億個晶體管壓縮到由 300 毫米晶圓生產的傳統計算機芯片上，英特爾認為相同的技術可以復制，以構建足以應對實際應用的量子計算機。這種方法是可行的，因為硅自旋量子比特與半導體晶體管有許多相似之處，而半導體晶體管構成了微處理器的構建功能塊。自旋量子比特的尺寸很小，約為 100 納米，這使得它們比其他量子比特類型更密集，從而可以在單個芯片上實現更復雜的量子計算機。英特爾采用的制造方法利用了極紫外 (EUV) 光刻技術，這種設備目前通常用于為計算行業制造大批量芯片。

　　要實現具有數百萬個均勻一致的糾錯量子比特的容錯量子計算機，需要高度可靠的制造工藝，而這些工藝只能在完善的晶圓生產基地進行。英特爾指出，它每年出貨的晶圓包含約 800 千萬億 (800 x 1015 ) 個晶體管。按照這個速度，到 2025 年，這個數字將超過地球上所有人類細胞的總數量。

　　Tunnel Falls 是英特爾迄今為止最先進的硅自旋量子比特芯片，它借鑒了該公司數十年的晶體管設計和制造專業知識。這款 量子比特硅芯片在俄勒岡州希爾斯伯勒的 D1 制造工廠的 300 毫米晶圓上制造，標志著朝著構建全棧商業量子計算系統邁出了下一步，可供缺乏大批量制造機器的量子研究和學術界使用。unnel Falls 的使用權加上英特爾量子軟件開發工具包 (QSDK) 的使用權，是實現量子計算研究民主化的切實努力。

　　同時，利用先進的 CMOS 生產線，英特爾可以使用創新的工藝控制技術來提高產量和性能。例如，英特爾聲稱 Tunnel Falls 12 量子比特器件在晶圓級的產量達到 95%，電壓均勻性與 CMOS 邏輯工藝相似，每個晶圓提供超過 24,000 個量子點器件。每個 12 點芯片可以形成 4 到 12 個量子比特，這些量子比特可以同時被隔離和使用，具體取決于研究實驗室如何操作其系統。