年度巨献！2022全球量子计算产业发展报告

作者：杨超月

ICV联合光子盒研究院出品

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一、量子计算发展概述

从主流量子计算公司的技术路线图来看，2021-2022年左右将突破100量子比特，3年内突破1000量子比特，到这个十年结束（2030年）实现100万量子比特。

表1 主流量子计算公司路线图

资料来源：ICV

量子计算机是否有用的另一个维度是量子比特的质量，主要指标包括：相干时间（决定量子态可以保持多久）、量子比特之间的连接程度、门保真度等。

在相干时间方面：2021年中国清华大学金奇奂研究组在离子阱系统上刷新了单量子比特相干时间记录（5500秒）。

在量子比特之间的连接程度方面：离子阱系统可以实现全连接，但量子比特数量较少，超导量子计算机，例如祖冲之号和悬铃木，单个量子比特只与周围4个量子比特相连，如果能够提高连接性，那么可解决问题的规模将呈指数级增长，日本RIKEN则首次实现了三个半导体（硅自旋）量子比特的纠缠。

在门保真度方面：目前最先进的量子计算系统的2量子比特门（纠缠门）保真度都在99%以上，目前最高记录是澳大利亚硅量子计算公司通过半导体技术实现的99.99%，但他们仅仅开发了2个量子比特。

当前任何一种技术路线都无法同时在所有指标上领先，不同技术路线都各有优缺点。目前还不断有研究团队在制造新的量子比特。

在测量和控制方面：2021年也取得了突破。2021年以苏黎世仪器为代表的一些厂商发布了可以测控100+量子比特的测控系统。最大的突破则是澳大利亚新南威尔士大学提出了可以控制数百万个硅自旋量子比特的技术，为未来百万量子比特处理器的出现打下了坚实基础。

量子计算快速发展的同时，也不能忽视经典计算的进步。2019年Google宣称超级计算机需要1万年才能完成的计算，最近的研究表明，经典模拟已经达到了与Google量子计算机不相上下的速度。

2021年该领域的主题可以定为经典模拟与量子计算之争，而且这场竞争将一直持续下去，经典计算的巨大进步迫使量子计算也加快了发展脚步。

二、量子计算产业链

量子计算行业目前处于早期探索阶段，核心参与者不多，产业链上下游较为清晰，目前国外科技巨头如IBM、谷歌、亚马逊、微软、英特尔、霍尼韦尔等处于行业领先地位，IonQ、Rigetti、PsiQuantum等量子计算新贵已获得数亿美元的风险投资，实力同样雄厚；国内科技巨头阿里巴巴、百度、腾讯、华为等也在跟进，但国内领先的量子计算公司主要是以本源量子、国盾量子等为代表的依托高校的公司。总体上，国内外量子计算产业链已经初具雏形。

图1 量子计算产业链图谱

来源：ICV

产业链来看，量子计算设备供应商主要以国际公司为主，特别是稀释制冷机和低温同轴线缆。但在其他领域，中国企业已经占有一席之地，特别是测控系统，中微达信、国盾量子和本源量子与国外厂商并没有差距，甚至可以达到更高水平。另外，衰减器、滤波器等低温组件，本源量子也取得了一定突破。