作者 | 張楠奇
本文將從量子計算機是什么，有何價值，發(fā)展現(xiàn)狀，市場前景，如何與產(chǎn)業(yè)結(jié)合應(yīng)用，有哪些優(yōu)秀公司這六個方面全面梳理量子計算機行業(yè)检痰。全文字?jǐn)?shù)：19054，閱讀時間：58 分鐘。
自1981年費曼首次提出量子計算機的概念之后，經(jīng)過數(shù)十年的努力，谷歌、IBM以及微軟等科技巨頭和初創(chuàng)企業(yè)正在將其變?yōu)楝F(xiàn)實。
2019年10月底，谷歌宣布其名為Sycamore的53位芯片已經(jīng)成功實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”（Quantum Supremacy），可以在200秒內(nèi)完成世界上最快的超級計算機IBM Summit需要10,000年才能完成的計算，即量子計算機可以完成在傳統(tǒng)計算機上幾乎不可能執(zhí)行的任務(wù)。
然而在Google慶祝突破之際恕刘，包括IBM在內(nèi)的競爭對手都對該聲明表示懷疑。
IBM直言不諱地說：根據(jù)量子優(yōu)越性是指超越所有傳統(tǒng)計算機的計算能力的嚴(yán)格定義來說项郊，谷歌實現(xiàn)量子優(yōu)越性的目標(biāo)并沒有實現(xiàn)拗军。IBM還發(fā)布了一篇文章表示谷歌所謂的傳統(tǒng)計算機需要一萬年才能完成的說法是錯誤的，因為IBM推演過后發(fā)現(xiàn)只需要2.5天，它還在文中寫到“谷歌加劇了對量子技術(shù)目前狀態(tài)的過度炒作”。
盡管業(yè)內(nèi)質(zhì)疑聲不斷齿梁，《紐約時報》還是將谷歌這次獲得的研究成功與萊特兄弟的飛機首飛所取得的成就相提并論。
對于很多人來說，通用量子計算機和通用人工智能一樣，一直是屬于未來的黑科技，代表著人類技術(shù)水平在想象力所及范圍之內(nèi)的巔峰。也正因為這種類型的科技都是很早就被提出來，也一直在研究精拟，但是到最后離實現(xiàn)目標(biāo)始終相去甚遠师枣。對于我們普通人來說，量子計算一直“停在未來”。這樣一方面我們可以饒有興致地欣賞巨頭們在跑步機上的一路狂奔，另一方面又不必?fù)?dān)憂量子計算真的會對自己職業(yè)造成什么沖擊擎勘。
然而最近幾年以來，我們已經(jīng)開始聽到火山爆發(fā)前巖層的積壓破碎之聲怪与。量子計算機這個遙不可及的夢想存淫，在一部分全球最大科技公司數(shù)十年的研究之下岩饼，正處于瀕臨改變一切的邊緣梯澜。
2020年6月和8月螟蝙，霍尼韋爾牵署、IBM這兩家科技巨頭先后宣布其64量子體積的量子計算機性能全球第一挺据。2020年9月婉称，中科院院士潘建偉教授宣布團隊已經(jīng)完成對50個光子的玻色取樣庄敛，相比谷歌的“量子優(yōu)越性”快100萬倍隐绵。越來越多的學(xué)者宣稱量子計算機即將成為現(xiàn)實。根據(jù)現(xiàn)在的進展，我們可以肯定地說脊岳，當(dāng)21世紀(jì)結(jié)束的時候，本世紀(jì)將會被歸納為“量子計算”的世紀(jì)莫瞬。
量子計算機是什么檩小？
量子計算機是基于量子力學(xué)原理構(gòu)建的計算機。量子態(tài)疊加原理使得量子計算機每個量子比特（qubit）能夠同時表示二進制中的 0 和 1，從而相較經(jīng)典計算機算力發(fā)生爆發(fā)式增長印衔，形成“量子優(yōu)越性”与帆。在解決實際問題的過程中阵翎，CPU 采用“串行”計算筒狠，即將一個問題的若干部分按照順序依次進行運算；GPU 采用“并行”計算箱沦，即將一個問題拆成若干個小問題后辩恼，同時對每個小問題的一部分進行運算谓形；QPU 則利用量子疊加性快速遍歷問題的各種可能性并找到正確答案灶伊。形象地說，CPU 算力隨比特數(shù) n 的增長呈線性 n增長寒跳，GPU 算力隨比特數(shù) n 的增長呈平方次 n×n 增長聘萨，QPU 算力隨比特數(shù) n 的增長呈冪指數(shù) 2^n增長。
科學(xué)家預(yù)測童太，經(jīng)典計算機未來仍將承擔(dān)收發(fā)郵件米辐、視頻音樂胸完、網(wǎng)絡(luò)游戲等功能，而量子計算機則將用于解決大型分子模擬翘贮、尋找大數(shù)質(zhì)因數(shù)等經(jīng)典計算機無法模擬的領(lǐng)域赊窥，并在 AI 計算領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)算力進行提升。
一芍耘、量子計算機的基本原理：
量子計算機基于量子態(tài)疊加等原理制成址遇。量子態(tài)疊加原理是量子力學(xué)的基本原理之一。量子態(tài)疊加原理可以由物理學(xué)薛定諤（Schr?dinger）的思想實驗“薛定諤的貓”（Schr?dinger’s cat）形象理解斋竞，即和鐳倔约、氰化物關(guān)在一個箱子里的貓在觀察者打開箱子之前既不能說是存活也不能說是死亡，而是存活和死亡的疊加態(tài)坝初。
經(jīng)典計算機使用晶體管作為比特（bit），以晶體管的開閉狀態(tài)分別表示 0 和 1界牡。量子計算機使用兩態(tài)量子系統(tǒng)比如電子的自旋、光的偏振等作為量子比特（qubit）漾抬，由于量子態(tài)疊加原理能夠同時表示 0 和 1宿亡。量子比特較經(jīng)典比特具有更多信息，且呈冪指數(shù)級別增加纳令。我們以 4 位的計算機為例挽荠，1 臺 4 位經(jīng)典計算機一次表示 1 種狀態(tài)克胳，1 臺 4 位量子計算機一次表示 16 種狀態(tài)，我們歸納可以得到圈匆，1 臺 n 位經(jīng)典計算機一次表示 1 種狀態(tài)漠另，1 臺 n位量子計算機一次表示2n種狀態(tài)。理論上臭脓，1 臺 n 位的量子計算機算力=??^??臺 n 位的經(jīng)典計算機算力酗钞。
量子計算機通過量子門對量子進行操作。類似于經(jīng)典計算中基本的與門（AND Gate）领猾、或門（OR Gate）米同、非門（NOT Gate），量子計算中基本的量子門有阿達馬門（Hadamard Gate）摔竿、受控非門（Controlled-NOT Gate）等面粮。
根據(jù)量子力學(xué)柴底，量子系統(tǒng)在經(jīng)過“測量”之后就會坍縮為經(jīng)典狀態(tài)。以“薛定諤的貓”為例粱胜，當(dāng)我們打開密閉容器后柄驻，貓就不再處于疊加狀態(tài)，而是死貓或者活貓的唯一狀態(tài)焙压。
同樣鸿脓，量子計算機在經(jīng)過量子算法運算后每一次測量都會得到唯一確定的結(jié)果，且每一次結(jié)果都有可能不相同涯曲。根據(jù)基礎(chǔ)的量子門答憔，科學(xué)家可以開發(fā)出相應(yīng)的量子算法。
雖然量子計算機每一次的測量結(jié)果都類似“上帝擲骰子”會發(fā)生不同城榛，但是只要量子算法設(shè)計合理，量子計算機運算結(jié)果中出現(xiàn)概率最大的結(jié)果就是正確結(jié)果态兴。面對較為復(fù)雜的計算問題狠持，經(jīng)典算法需要進行各態(tài)遍歷等重復(fù)操作，算法的復(fù)雜度較高瞻润，而量子算法則能較快得到結(jié)果喘垂，只需少數(shù)測量取樣得到計算結(jié)果概率即可知道正確結(jié)果。
二绍撞、量子計算機的技術(shù)路徑：
量子計算機還處在早期發(fā)展的階段正勒，倘若類比經(jīng)典計算機，今天的量子計算機還處在經(jīng)典計算機的電子管時代傻铣，就連最底層的物理載體還沒有完全形成章贞。目前主流的技術(shù)路徑有超導(dǎo)、半導(dǎo)非洲、離子阱鸭限、光學(xué)以及量子拓?fù)溥@五個方向。前四種路徑均已制作出物理原型機两踏，但量子拓?fù)溥@一微軟重注的方向尚無物理層面的實現(xiàn)败京。
-超導(dǎo)：無電阻電流沿回路來回震蕩，注入的微波信號使電流興奮梦染，讓它進入疊加態(tài)喧枷。
-半導(dǎo)：通過向純硅加入電子，科學(xué)家們造出了這種人造原子弓坞；微波控制著電子的量子態(tài)
-離子阱：離子的量子能取決于電子的位置；使用精心調(diào)整的激光可以冷卻并困住這些離子车荔，使它們進入疊加態(tài)渡冻。
-光學(xué)：利用激光激發(fā)量子點產(chǎn)生單光子，通過開關(guān)分成多路忧便，再通過光纖導(dǎo)入主體設(shè)備光學(xué)量子網(wǎng)絡(luò)族吻，最后利用單管子探測器探測結(jié)果。
-量子拓?fù)洌弘娮油ㄟ^半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時會出現(xiàn)準(zhǔn)粒子珠增，它們的交叉路徑可以用來編寫量子信息超歌。
目前進展最快最好的是超導(dǎo)方向。原因有二蒂教，其一是人類很希望借助現(xiàn)有非常先進的技術(shù)促進量子計算發(fā)展巍举，包括半導(dǎo)體集成、電路工藝和技術(shù)凝垛。其二是超導(dǎo)路徑的優(yōu)勢是可擴展性非常強懊悯，固態(tài)器件蜓谋、電學(xué)方向能夠使未來的量子計算與經(jīng)典的計算機相兼容、融合炭分。但未來技術(shù)更加成熟之后桃焕，或?qū)⒊掷m(xù)發(fā)力離子阱和量子拓?fù)溥@兩個前景更加廣闊但很難實現(xiàn)的方向。谷歌捧毛、IBM观堂、英特爾等巨頭目前都押注超導(dǎo)或者半導(dǎo)體方向。
三呀忧、量子計算機的性能評估指標(biāo)：
IBM不再片面追求物理比特數(shù)量，而是在門保真度和相干時間上努力提升荐虐。2020年8月20日七兜，IBMMontreal僅以27物理比特達到64量子體積的并列世界第一?
目前尚無統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，IBM的“量子體積”是較為全面的綜合性能指標(biāo)福扬。未來將以量子應(yīng)用的運行能力為性能評估指標(biāo)腕铸。
受限于當(dāng)下量子計算的發(fā)展水平，現(xiàn)有的量子計算仍然難以完整運行一個應(yīng)用铛碑。因此IBM以“量子體積”（Quantum Volume狠裹，設(shè)備在給定時間和空間內(nèi)完成量子計算的有用量）作為量子計算機綜合性能評估指標(biāo)，是目前較為全面汽烦、廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)涛菠。未來當(dāng)量子計算機的運算能力發(fā)展到足以運行完整程序時，相信某些量子應(yīng)用和算法將成為量子計算機更好的的綜合性能指標(biāo)撇吞。類比經(jīng)典計算機中俗冻，采用浮點運算（LINPACK）方法來測評綜合性能。
而目前定義量子計算的5項指標(biāo)牍颈，包括量子比特的編譯方式迄薄、相干時間、操作煮岁、時間讥蔽、輸入/輸出，未來的可擴展性等參數(shù)指標(biāo)画机，都不是非常完美的綜合性能評價體系冶伞，但可作為量子計算機的單一性能指標(biāo)，類似于經(jīng)典計算機中的頻率高低步氏、內(nèi)存大小等指標(biāo)响禽。
物理比特位數(shù)、量子線路的可達深度、錯誤率是影響量子體積的三大因素金抡。
物理比特位數(shù)表示量子計算機能夠表示的信息的規(guī)模瀑焦，可與經(jīng)典計算機中的存儲器容量相對應(yīng)。物理比特位數(shù)越大梗肝，表明量子計算機能夠表示的信息規(guī)模越大榛瓮、性能越好。
量子線路的可達深度表示量子計算機的計算能力巫击。當(dāng)線路的深度超過量子計算機最大可達深度時禀晓，就會出現(xiàn)錯誤。量子線路的可達深度越大坝锰，表明量子計算機的計算能力越強粹懒、性能越好。
錯誤率：量子計算機的計算結(jié)果可通過量子測量實現(xiàn)顷级，最終體現(xiàn)為不同狀態(tài)出現(xiàn)的概率凫乖。而量子計算機中的噪聲會影響這種概率的正確分布，從而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)錯誤弓颈。錯誤率越小帽芽，表明量子計算機的計算結(jié)果越精確、性能越好翔冀。
其他因素還有：相干時間÷門操作時間（越大越好）导街、門保真度（越大越好）、測量保真度（越大越好）纤子、比特串?dāng)_（越小越好）等 搬瑰。
但是量子體積概念并不是完美無缺，其不足在于：計算時將線路深度和比特位數(shù)相等说订， 整合為正方形。 但絕大多數(shù)量子算法并不是正方形結(jié)構(gòu)潮瓶。 例如Shor算法需要的比特位數(shù)位O(n)陶冷， 而線路深度為O(n3)。
量子計算機到底有何價值毯辅？
一埂伦、是未來人類科技與經(jīng)濟發(fā)展的推動力：
量子計算或為后摩爾定律時代的計算力破局之路。1965 年思恐，Intel 聯(lián)合創(chuàng)始人 Gordon Moore 預(yù)測沾谜，集成電路上可容納的元器件數(shù)目每隔 18個月至24 個月會增加一倍膊毁。也正是摩爾定律在過去 50年，成為推動全球勞動生產(chǎn)率提升以及人均 GDP 增長的要素之一基跑。
然而，經(jīng)典計算機在以“硅晶體管”為基本器件結(jié)構(gòu)延續(xù)摩爾定律的道路上終將受到物理限制媳否。計算機的發(fā)展中晶體管越做越小栅螟，已經(jīng)將工藝推進到7nm、5nm甚至3nm篱竭。直接面臨最困難的問題是晶體管的尺寸越做越小力图，中間的阻隔變得越來越薄。在3nm時掺逼，只有十幾個原子阻隔吃媒。在微觀體系下，電子會發(fā)生量子的隧穿效應(yīng)吕喘，不能很精準(zhǔn)表示0和1赘那，電子不能精確定義高低電壓，會來回亂跑兽泄，這也就是通常說的摩爾定律碰到天花板的原因漓概。
“硅晶體管”尺寸不斷精細化的歷史
第一階段（1960s-2015）：
早期的平面 MOSFET 器件及對應(yīng)的 bulk CMOS 工藝創(chuàng)造了近半個世紀(jì)的輝煌觅彰，晶體管不斷微縮，使得功耗-性能-面積（power-performance-area钮热，即 PPA）指標(biāo)愈來愈趨于優(yōu)化填抬。但隨著摩爾定律的不斷迭代，導(dǎo)電溝道長度縮短隧期，柵極開始不能完全控制溝道飒责，亞閾值漏電開始成為困擾人們的問題。
第二階段（2015-2021）：
為控制漏電仆潮，美國伯克利大學(xué)的胡正明教授發(fā)明了“FinFET”晶體管宏蛉，三面柵極環(huán)繞結(jié)構(gòu)大大增強了柵控能力，進一步降低了晶體管工作電壓性置。目前臺積電已經(jīng)開始試產(chǎn)基于 5nm FinFET 工藝的晶體管拾并，PPA 指標(biāo)相比 7nm 進一步改善。
第三階段（2021-）：
在 3nm 左右的技術(shù)節(jié)點來看，三星提出的四面柵極環(huán)繞“GAA”結(jié)構(gòu)有望在 FinFET 基礎(chǔ)上近一步控制漏電嗅义。不過屏歹，若硅基半導(dǎo)體器件繼續(xù)縮小至 1nm級（原子尺度），量子隧穿效應(yīng)則不可避免之碗，我們無法再通過 PN 結(jié)控制電路通斷來實現(xiàn)邏輯蝙眶。這時，我們就不得不去考慮利用量子特性继控、以全新的方法去實現(xiàn)更強的算力械馆、更低的功耗。我們認(rèn)為武通，量子計算是延續(xù)摩爾定律深化提升計算機算力的技術(shù)路徑之一霹崎。量子計算概念提出已久，但在 2019 年谷歌實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”后冶忱，我們認(rèn)為量子計算才真正迎來了“高光時刻”尾菇。
解決方法其一是更換材料以增強晶體管內(nèi)阻隔，比如原來用土囚枪，現(xiàn)在換用塑料派诬。換用塑料會讓阻隔越來越結(jié)實汽煮，但是到了微觀體系的原子級別尿背，無論用什么材料，都無法阻止電子隧穿效應(yīng)蛾娶，現(xiàn)在的科學(xué)家要么極力避免量子效應(yīng)括勺，要么干脆利用量子力學(xué)缆八。因此量子計算作為繼續(xù)提升算力的解決方法之二，或?qū)⒊蔀槲磥砣蚪?jīng)濟增長的重要要素之一疾捍。
有趣的是，當(dāng)Intel 聯(lián)合創(chuàng)始人 Gordon MooreI的摩爾定律逐漸失效時揩尸，IBM提出了量子摩爾定律蛹屿，并將其命名為“甘貝塔定律”(Gambetta‘s Law)，以其首席量子理論家杰伊·甘貝塔(Jay Gambetta)的名字命名疲酌。
IBM沒有計算量子比特數(shù)量蜡峰，而是追蹤它所稱的“量子體積”（quantum volume），這是一種測量計算機實際能處理的復(fù)雜程度的方法朗恳。它的目標(biāo)是使這項衡量標(biāo)準(zhǔn)每年翻一番湿颅，這是著名“摩爾定律”的量子版本。IBM到目前為止粥诫，這個定律已經(jīng)保持住了三年油航。這和戈登·摩爾（Gordon Moore）在1965年提出摩爾定律時的情況差不多。
二怀浆、相較經(jīng)典計算機谊囚，具有兩大顯著的核心優(yōu)勢：
1.更加強大的并行計算能力
量子態(tài)疊加原理使得量子計算機每個量子比特（qubit）能夠同時表示二進制中的 0 和 1，而經(jīng)典計算機只能一次分別表示0或1狀態(tài)执赡，因此量子計算機能夠在特定計算困難問題上具有指數(shù)級性能提升镰踏。
在解決實際問題的過程中，CPU 采用“串行”計算沙合，即將一個問題的若干部分按照順序依次進行運算奠伪；GPU 采用“并行”計算，即將一個問題拆成若干個小問題后首懈，同時對每個小問題的一部分進行運算绊率；QPU （量子處理器）則利用量子疊加性快速遍歷問題的各種可能性并找到正確答案。
假設(shè)存在一個可同時適用CPU究履、GPU滤否、QPU解決的問題。若基于CPU開發(fā)的算法時間復(fù)雜度為O(N2)最仑，則GPU和QPU的時間復(fù)雜度分別為O(N)和O(1)藐俺。問題規(guī)模較小時 CPU 實際運行時間有可能較小，但隨著問題規(guī)模增大盯仪，最終運行效率將呈 QPU>GPU>CPU 排列紊搪。
2.更加高效的量子模擬能力
1980 年代物理學(xué)家理查德·費恩曼就曾提出使用量子來模擬量子本身的設(shè)想，而現(xiàn)在這種設(shè)想隨著量子計算機硬件的不斷突破全景，已經(jīng)逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實耀石。
當(dāng)量子計算編譯在電子原子上時，在模擬方面會表現(xiàn)得非常自然爸黄，例如新材料的發(fā)現(xiàn)滞伟，生物醫(yī)藥的藥物合成。
然而炕贵，當(dāng)使用經(jīng)典超級計算機來研究微觀世界的量子力學(xué)問題的時候梆奈，原來強大的計算能力馬上就變得捉襟見肘。在由量子力學(xué)規(guī)律所支配下的微觀世界中称开，物理系統(tǒng)的所有信息都包含在系統(tǒng)的波函數(shù)里亩钟，如果我們能夠精確地知道系統(tǒng)在某個時刻的波函數(shù)乓梨，原則上，也就知道了這個系統(tǒng)在該時刻的所有性質(zhì)清酥。但是精確地描述波函數(shù)是一個浩大的工程扶镀。以我們所知道的最簡單的量子系統(tǒng)——兩能級系統(tǒng)（通常是一個電子或者一個光子所描述的系統(tǒng)）為例，要描述這個系統(tǒng)的一個量子態(tài)焰轻，需要 2 個自由參數(shù)臭觉；描述由兩個這樣的粒子所構(gòu)成的系統(tǒng)，則需要 14 個自由參數(shù)辱志；如果描述 N 個兩能級系統(tǒng)所構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)的量子態(tài)蝠筑，則需要 4N-2 個自由參數(shù)。如果 N 稍稍增加揩懒，這將是一個非常龐大的數(shù)字什乙，于是，計算這樣一個由相互作用的粒子所構(gòu)成的量子系統(tǒng)的波函數(shù)隨時間的演化已球，則變得異常困難稳强，以至于目前人類最強大的計算機只能計算 30 多個兩能級粒子所構(gòu)成的系統(tǒng)。
美國物理學(xué)家費曼最早認(rèn)識到這方面的困難和悦，并給出了解決的方案退疫。通常，如果想知道一個物理系統(tǒng)的運行和演變鸽素，一種方式是：我們知道描述這個系統(tǒng)運動的基本方程褒繁，然后通過數(shù)學(xué)計算出系統(tǒng)每個時刻的變化；第二種方式就是做實驗馍忽，創(chuàng)造一個和我們已知物理系統(tǒng)相同條件的系統(tǒng)棒坏，讓它在相同的規(guī)律下演進、變化遭笋，通過對實驗結(jié)果的觀察來獲得我們想要的信息坝冕。費曼猜想，既然世界的底層規(guī)律是符合量子力學(xué)的瓦呼，如果沒有能力數(shù)值求解喂窟，可以創(chuàng)造一個人工的、符合量子規(guī)律的有效系統(tǒng)央串，使得這個有效系統(tǒng)所滿足的量子力學(xué)方程同我們的求解對象完全一致磨澡，于是，可以通過控制這個人工的量子力學(xué)系統(tǒng)质和，在這個人工系統(tǒng)上直接做實驗稳摄，讀出實驗結(jié)果即為我們所欲求得的解。費曼的這個想法饲宿，進一步演變?yōu)閿?shù)字式的量子模擬（即：建造一臺量子計算機厦酬，在量子計算機上胆描，用量子比特來構(gòu)建模擬對象，模擬系統(tǒng)的性質(zhì)）和模擬式的量子模擬（即：直接在人工系統(tǒng)中構(gòu)建所模擬的有效量子系統(tǒng)仗阅，它與數(shù)字式量子模擬的區(qū)別雷同于數(shù)字電路與模擬電路的區(qū)別）袄友。
通過研究發(fā)現(xiàn)，量子模擬除了擅長模擬量子多體系統(tǒng)隨時間的演化霹菊，還有可能模擬目前尚沒有辦法求解的強關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)，而這兩類問題是困擾多個學(xué)科分支（如：凝聚態(tài)物理支竹、量子統(tǒng)計力學(xué)旋廷、高能物理、原子物理礼搁、量子化學(xué)等）的攔路虎饶碘。除此之外，通過量子模擬還有可能構(gòu)建某些理論上預(yù)言馒吴、但是自然界尚未發(fā)現(xiàn)的新型的“虛擬”量子材料扎运，來展現(xiàn)量子世界的神奇應(yīng)用（如拓?fù)淞孔佑嬎悖换蚴窃诹孔幽M器中模擬目前真實物理設(shè)備所達不到的物理條件饮戳，演示已經(jīng)被理論預(yù)言豪治，但是從未在真實世界中觀測到的物理現(xiàn)象；或是創(chuàng)建用于求解某些特殊類型的數(shù)學(xué)難題的專用機器（超越目前超級計算機所能達到的最快求解速度）扯罐，等等负拟。
本段引自中國物理學(xué)會期刊網(wǎng)，作者：中國科學(xué)院院士郭光燦教授（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）
三歹河、價值能否釋放取決于軟硬件制約因素能否解決：
目前制約量子計算機技術(shù)成熟和商業(yè)化的因素主要包括量子比特數(shù)掩浙、相干時間和合適的算法等〗掌纾科學(xué)家認(rèn)為量子計算機仍然需要在量子比特制備厨姚、相干時間長度等軟硬件方面繼續(xù)有所突破，才有望最終實現(xiàn)商用键菱。量子比特數(shù)決定單次運算的數(shù)據(jù)量大小谬墙，相干時間決定維持高性能計算的時長，量子算法決定了量子計算機解決問題的范圍经备。
1.硬件層面的制約：
量子比特需要超低溫芭梯。由于外界環(huán)境可以非常輕易地干擾量子計算機中量子的相干疊加態(tài)及計算結(jié)果的穩(wěn)定性，量子計算機需要使用超導(dǎo)材料與外界環(huán)境隔絕弄喘，這些超導(dǎo)材料一般需要在約為 0.1 開爾文（即零下 273.05 攝氏度）的環(huán)境下工作玖喘，比宇宙星際空間的平均溫度 2.73 開爾文還要低。
相干時間仍然較短蘑志。由于量子計算機容易受外界環(huán)境的影響而導(dǎo)致退相干累奈，因此所有的運算必須在退相干發(fā)生之前完成贬派，才能保證運算結(jié)果的可靠性。而目前該時間的上限一般為 100 微秒（10 的負(fù) 6 次方）澎媒，意味著量子計算機必須在 100 微秒內(nèi)完成全部運算流程搞乏。
運算操作時間不夠短。每一個量子門的運算操作時間需要 50 納秒（10 的負(fù) 9 次方）戒努，再加上糾錯所需要的時間请敦，為了獲得可靠的結(jié)果，只能運行不超過 2,000 個運算储玫。
2.軟件層面的制約：
從 CPU 時代到 GPU 時代再到未來的 QPU 時代侍筛，芯片和算法有如下的關(guān)系：
CPU 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，具有強大的邏輯判斷和通用性能撒穷，可以處理各種不同類型的數(shù)據(jù)匣椰，并且隨時可以中斷各種數(shù)據(jù)處理，因此CPU 可以執(zhí)行所有的算法端礼，尤其是擅長串行運算（比如判斷較多的算法）禽笑，但在執(zhí)行計算密集型算法效率不高。
GPU 相比 CPU 具有較多的 ALU和較少的 Control蛤奥、Cache佳镜，理論上 GPU 也能執(zhí)行所有的算法，但 GPU 的訪存延遲較大在執(zhí)行非計算密集型程序時效率遠不及 CPU（所以通常計算機采用 CPU 控制 GPU 的架構(gòu)）凡桥，而在并行運算（比如矩陣運算邀杏，每個單元的計算都不依賴于其他單元的計算結(jié)果）方面GPU 的計算效率則要高于 CPU。
而目前的 QPU 需要依賴經(jīng)典芯片（CPU 或者專門設(shè)計的量子比特控制芯片）對其進行操作唬血，目前來看只能執(zhí)行經(jīng)過巧妙設(shè)計后的量子算法（比如用于分解質(zhì)因數(shù)的 Shor 量子算法望蜡、用于無序數(shù)據(jù)庫搜索的 Grover 量子算法）。
量子比特本身的量子屬性可被用于大分子模擬拷恨，Shor 量子算法可被用于破解密碼脖律，Grover量子算法可被用于搜索行業(yè)，待量子計算硬件成熟后其實用價值可以快速體現(xiàn)腕侄。不過小泉，在人工智能領(lǐng)域，科學(xué)家雖然推測量子計算機能夠發(fā)揮較大作用冕杠，目前仍然缺乏有實用價值的算法微姊。
截至2020，國內(nèi)外量子計算機的發(fā)展情況如何分预？
一兢交、政府支持情況：
各國政府大力支持，將量子信息技術(shù)視為未來科技的關(guān)鍵基礎(chǔ)笼痹。
美國是量子計算布局中較早和積極的玩家處于領(lǐng)先地位配喳，2018年12月通過《國家量子計劃法案》將把量子計算提升到阿波羅登月計劃的高度酪穿。2020年2月《美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略構(gòu)想》以及7月《針對中國加強貿(mào)易、區(qū)域同盟晴裹、技術(shù)被济、經(jīng)濟和地緣政治倡議法案》都明確指出，美國將確保在量子計算等新興技術(shù)中取得領(lǐng)先地位涧团。
我國在量子計算領(lǐng)域與國際領(lǐng)先水平仍存在4-5年差距（小于經(jīng)典計算機時代差距）泌绣，正在積極追趕钮追。針對量子計算的投資、科研力度不斷加大赞别，先后啟動“自然科學(xué)基金”、“863”計劃和重點研發(fā)項目和科技創(chuàng)新2030重大專項等科研項目配乓，推動量子計算的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化落地仿滔。
歐盟委員會2018年啟動總額10億歐元的“量子旗艦”計劃，志在力爭歐洲在第二次量子革命中處于前沿位置犹芹。
此外崎页，德國、英國腰埂、日本等國也相繼出臺量子計算領(lǐng)域發(fā)展規(guī)劃飒焦。
二、企業(yè)競爭格局：
1.技術(shù)積累：
北美企業(yè)居于世界領(lǐng)先屿笼，巨頭型企業(yè)技術(shù)積累深厚牺荠。
專利情況：北美企業(yè)居于世界領(lǐng)先驴一，擁有最多量子計算發(fā)明專利的企業(yè)D-Wave位于加拿大休雌，而美國的企業(yè)數(shù)量占絕對優(yōu)勢。截至2019年9月30日肝断，全球量子計算技術(shù)發(fā)明專利top20企業(yè)中杈曲，美國企業(yè)占比接近50%，遠超第二名日本15%胸懈，中國企業(yè)本源量子在該榜單中位列第12名担扑。巨頭型企業(yè)技術(shù)積累深厚，IBM, Microsoft, Intel, Google等科技巨頭占據(jù)榜單的一半以上趣钱。
論文情況：據(jù)中國信息通信研究院2019年10月統(tǒng)計 洁奈，從發(fā)表論文數(shù)量的機構(gòu)來源看间唉，科技巨頭同樣占據(jù)優(yōu)勢。過去5年量子計算論文主要機構(gòu)前三甲中有兩家是科技巨頭IBM和Microsoft分別奪得第一和第三利术，MIT作為論文數(shù)量最多的高校位于第二呈野。近五年來排名前 20 的機構(gòu)中，中國占據(jù) 3 席印叁，分別是中國科學(xué)院被冒、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和清華大學(xué)。其中轮蜕，中國科學(xué)院的發(fā)文量持續(xù)快速上升昨悼，過去一年的新增論文數(shù)量僅次于美國 MIT和荷蘭 TU Delft。此外跃洛，德國 ETH Zurich率触、 Max Planck Society、加拿大Waterloo 大學(xué)汇竭、蒙特利爾大學(xué)葱蝗、日本東京大學(xué)也是重要的創(chuàng)新主體。
2.企業(yè)聚集度：
初創(chuàng)企業(yè)是量子計算技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中科技巨頭外的另一主要推動力量细燎。初創(chuàng)企業(yè)大多脫胎于科研機構(gòu)或科技公司两曼，近年來，來自政府玻驻、產(chǎn)業(yè)巨頭和投資機構(gòu)的創(chuàng)業(yè)資本大幅增加悼凑，初創(chuàng)企業(yè)快速發(fā)展。目前璧瞬，全球有超過百余家初創(chuàng)企業(yè)户辫，涵蓋軟硬件、基礎(chǔ)配套及上層應(yīng)用各環(huán)節(jié)嗤锉。企業(yè)集聚度以北美和歐洲（含英國）最高寸莫。
3.投融資情況：
截至2020年8月，受限于企業(yè)數(shù)量并且初創(chuàng)企業(yè)普遍較為早期，投資額度和數(shù)量都極為有限焚志；投資集中于B輪以前昧捷；對量子計算機的硬件投資占6成以上。
量子計算機的市場前景幾何？
一、市場規(guī)模：
中期內(nèi)棒拂，量子計算機在達到商業(yè)應(yīng)用程度后，小型化問題依然難以解決并且需要苛刻的低溫環(huán)境運行，通過云計算提供服務(wù)是其可能的形態(tài)帚屉。下游用戶通過客戶端操作云端經(jīng)典計算機谜诫，云端經(jīng)典計算機通過量子計算機操控程序輸入和讀取量子計算機數(shù)據(jù)。
目前量子計算云平臺以 PaaS 模式為主攻旦，提供量子模擬器喻旷、計算工具和開發(fā)套件等軟件服務(wù)。隨著量子計算物理平臺與云基礎(chǔ)設(shè)施的深度結(jié)合牢屋，以及量子處理器功能和性能的不斷發(fā)展且预，IaaS 模式比重將逐步增多。未來隨著量子計算產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展成熟烙无、生態(tài)逐步開放锋谐，將有更多的行業(yè)和企業(yè)嘗試通過 SaaS 模式對其業(yè)務(wù)處理進行賦能。
由于量子計算極易被環(huán)境熱量或波動干擾致使計算結(jié)果出錯涮拗，因此量子糾錯算法對結(jié)果的準(zhǔn)確性極其重要。若沒有解決糾錯問題迂苛，量子計算就不可能比經(jīng)典計算做得更好三热。波士頓咨詢預(yù)測，在不考慮量子糾錯算法的情況下灾部，2035 年全球量子計算市場規(guī)模為 20億美元康铭，2050 年將達到 600 億美元惯退；在考慮量子糾錯算法的情況下赌髓，2035 年全球量子計算市場規(guī)模為 2,600 億美元，2050 年將達到 2,950 億美元催跪。
二锁蠕、產(chǎn)業(yè)鏈：
由于通用量子計算硬件技術(shù)仍處于早期，產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟懊蒸。
固體系統(tǒng)如超導(dǎo)荣倾、半導(dǎo)作為最廣泛的量子計算技術(shù)路徑，依托于現(xiàn)有成熟的硅技術(shù)骑丸，因此量子計算機企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈上游仍需依賴傳統(tǒng)的硅晶圓舌仍、半導(dǎo)體加工設(shè)備、集成電路供應(yīng)商通危。
量子計算機體積比常規(guī)計算機大數(shù)倍加之嚴(yán)苛的低溫運行環(huán)境以及千萬美元的價格（D-Wave 1500萬美元售價）使普通個人用戶短期內(nèi)無法使用量子計算機铸豁。科研機構(gòu)和大型企業(yè)組織成為主要用戶菊碟。即便是機構(gòu)用戶节芥，采用量子云服務(wù)而非購買計算機也是主流的使用方案。此時，第三方云服務(wù)商如微軟头镊、亞馬遜等較之量子計算初創(chuàng)企業(yè)的自有云平臺蚣驼，在標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)場景中便具有顯著的渠道和客戶優(yōu)勢。
在量子計算領(lǐng)域相艇，美國近年來持續(xù)大力投入颖杏，已形成政府、科研機構(gòu)厂捞、產(chǎn)業(yè)和投資力量多方協(xié)同的良好局面输玷，并建立了在技術(shù)研究、樣機研制和應(yīng)用探索等方面的全面領(lǐng)先優(yōu)勢靡馁。
但是就監(jiān)管而言，美國2018年11月最嚴(yán)高科技管控清單《出口管制改革法案》中考慮對人工智能臭墨、芯片赔嚎、定位、導(dǎo)航等14項技術(shù)進行出口胧弛、再出口尤误、國內(nèi)專賣的管制，量子計算技術(shù)作為尖端技術(shù)赫然在列结缚。
與此同時损晤，企業(yè)自發(fā)成立的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成為量子生態(tài)中的重要組成，IBM红竭、微軟尤勋、本源量子都成立了各自的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。IBM發(fā)起量子計算聯(lián)盟Q Network推進行業(yè)合作茵宪，其特點為：除用戶和科研機構(gòu)外最冰，主要為軟件公司，基本不與硬件公司合作稀火。
微軟成立“微軟量子網(wǎng)絡(luò)”（Microsoft Quantum Network）和“西北量子聯(lián)盟”（Northwest Quantum Nexus）。與IBM不同：微軟為了彌補缺乏自研量子計算硬件的劣勢凰狞，聯(lián)盟包含數(shù)家量子硬件公司如IonQ篇裁、QCI、霍尼韋爾赡若、以及自投的PsiQuantum达布。
我國的本源量子也建立了國內(nèi)首個量子計算聯(lián)盟——本源量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（Origin Quantum Industry Alliance）往枣，以加速量子計算技術(shù)開發(fā)，探索量子計算應(yīng)用落地，培養(yǎng)量子計算生態(tài)圈分冈，推動量子計算技術(shù)服務(wù)惠及國人圾另。
量子計算機如何應(yīng)用雕沉？
受制于造價和剛需集乔，全球個人用戶尚不具備使用條件。生物醫(yī)藥坡椒、化工能源領(lǐng)域有望最早落地扰路，數(shù)字安全和AI大數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)㈦S后擴大占比。
量子計算機體積比常規(guī)計算機大數(shù)倍倔叼，并且只能進行特定領(lǐng)域的計算汗唱，嚴(yán)苛的低溫運行環(huán)境以及千萬美元的價格（D-Wave 1500萬美元售價）使普通個人用戶無法使用量子計算機。即便是較為廉價的量子云服務(wù)丈攒，作為領(lǐng)先時代的技術(shù)哩罪，相比經(jīng)典計算機并不能更好地滿足日常生活環(huán)境的大規(guī)模應(yīng)用，量子軟件的學(xué)習(xí)成本也抬高了使用門檻巡验。因此际插，個人用戶尚不具備使用量子計算機的條件。
量子計算機基于強大的并行計算和模擬量子現(xiàn)象的能力显设，有望在以下兩大領(lǐng)域較早落地：
-（1）模擬量子現(xiàn)象本身：1980年代物理學(xué)家理查德·費恩曼就曾提出使用量子來模擬量子本身的設(shè)想框弛，這將為生物醫(yī)藥、化工能源等領(lǐng)域中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬捕捂、藥物研發(fā)瑟枫、新型材料研究、新型半導(dǎo)體開發(fā)等提供有力工具绞蹦；
-（2）巨量數(shù)據(jù)和運算：其中又包括數(shù)字安全領(lǐng)域（1994年開發(fā)的 Shor 量子算法已在理論上被證明具有加速破解現(xiàn)有基于大數(shù)質(zhì)因數(shù)分解等體系的密碼）力奋，AI榜旦、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域（細分場景有金融工程幽七、航空航天、交通物流等）溅呢。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院認(rèn)為澡屡，對于量子計算元年的到來仍然無法精確預(yù)測，但可以想象的是生物醫(yī)藥咐旧、化工行業(yè)將在量子元年應(yīng)用市場中占據(jù)較大規(guī)模驶鹉。隨著時間的推移，搜索铣墨、機器學(xué)習(xí)等市場占比將逐步擴大室埋，成為量子計算應(yīng)用領(lǐng)域的主流。? ? ? ?
一、應(yīng)用場景：
1.生物醫(yī)藥：
量子計算可集中應(yīng)用于藥物研發(fā)中期姚淆，理由有如下三點孕蝉。
其一，藥企擁有大量研發(fā)費用腌逢，并且已經(jīng)形成外包合作的研發(fā)習(xí)慣和模式降淮。
其二，據(jù)部分制藥行業(yè)高管預(yù)估搏讶，量子模擬可將藥物發(fā)現(xiàn)率提高5-10%佳鳖，并節(jié)約15-20%的研發(fā)時間媒惕。同時土涝，更優(yōu)的分子設(shè)計將使藥物審批率提高1.5到2倍胳施。傳統(tǒng)新藥開發(fā)主要通過試驗篩選分子庫哩盲，消耗大量金錢時間趣竣。而通過計算機進行分子模擬码秉，經(jīng)典計算機壓力已經(jīng)顯現(xiàn)仲吏，以現(xiàn)有人類的計算能力模擬量子化的原子消耗的時間成本較大。
其三衷旅，藥物研發(fā)大致分為三大流程：前期和后期涉及生物學(xué)基礎(chǔ)理論和臨床反饋對計算資源依賴較少宪祥，而研發(fā)中期存在大量模擬計算，成為量子計算可以切入的市場家乘。
研發(fā)前期：
研發(fā)主要目標(biāo)在于發(fā)現(xiàn)不同基因組的外在表述蝗羊，進而精準(zhǔn)地掌握病因。這一階段對研發(fā)幫助最大的是生物學(xué)本身的進步和機器學(xué)習(xí)給發(fā)現(xiàn)基因作用帶來的輔助仁锯。
研發(fā)中期：
研發(fā)中期和前后期不同肘交，這一階段的研發(fā)目標(biāo)是藥品的化學(xué)表現(xiàn)和分子設(shè)計。主要聚焦在小分子本身的性質(zhì)功能扑馁、穩(wěn)定性和與病變生物蛋白的反應(yīng)涯呻，在這個過程中，需要大量的運算模擬腻要，雖然藥企本身都設(shè)有計算部复罐，但部分驗證模擬需要同時動用幾萬臺服務(wù)器支撐，在這過程中的把控和管理雄家，都不得不交給專業(yè)計算機構(gòu)完成效诅，這便形成了未來量子計算切入的市場。
研發(fā)后期：
研發(fā)主要目標(biāo)在于收集臨床反饋趟济，鑒于造成同一病癥的原因多種多樣乱投，病人亦不能專業(yè)的區(qū)分自己的病情。所以這階段的問題在于找到精準(zhǔn)的病人畫像顷编，并在合適的地方找到病情的生物標(biāo)志物戚炫。所以本身對計算強度的需求，并沒有那么大媳纬。
2.化工能源：
研發(fā)環(huán)節(jié)中的工業(yè)設(shè)計和催化劑有望較早應(yīng)用量子計算双肤；光伏行業(yè)的宏觀環(huán)境有望應(yīng)用量子計算施掏。
化工企業(yè)擁有大量研發(fā)費用，并且也形成某些環(huán)節(jié)外包合作的研發(fā)習(xí)慣和模式茅糜。
但化工企業(yè)利潤水平不如醫(yī)藥七芭，只有在5億規(guī)模以上才可能有研發(fā)部門。因此量子計算短期內(nèi)只能應(yīng)用于世界頂級的化工企業(yè)或其資助扶植的科研機構(gòu)蔑赘。科學(xué)家認(rèn)為狸驳，工業(yè)設(shè)計和催化劑兩個環(huán)節(jié)是量子計算最有應(yīng)用前景的環(huán)節(jié)。
光伏行業(yè)的外包研發(fā)習(xí)慣尚待培育缩赛，量子計算將從宏觀環(huán)境要素的計算需求入手锌历。在“生產(chǎn)制造-布設(shè)電站-銷售經(jīng)營”的鏈條中，元件制造和宏觀環(huán)境要素這兩個方向具有計算需求峦筒。但前者太陽能電池板制造技術(shù)相對成熟究西，各方改善的意愿不強；后者基于利潤改善物喷、商業(yè)模式創(chuàng)新等綜合需求具有宏觀整合上的應(yīng)用前景卤材。
3.金融工程：
量子優(yōu)化、機器學(xué)習(xí)峦失、量子加速蒙特卡羅算法將成為三大量子金融計算應(yīng)用方向扇丛。
量子計算將解決金融公司未來對增加計算能力的需求，同時比傳統(tǒng)計算機消耗更少的能源尉辑。包括Renaissance帆精、D.E.Shaw和Two Sigma等一些頭部量化對沖基金都對量子計算寄予厚望，并預(yù)計量子計算將幫助他們發(fā)現(xiàn)并利用市場中目前看不見的模式隧魄。
-量子優(yōu)化：量子退火為經(jīng)典計算機難以解決的最優(yōu)化問題提供更好的解決方案卓练，可以為執(zhí)行大額交易指令提供最佳交易路線，為同一資產(chǎn)在不同市場不同價格中提供最佳套利機會购啄。
-機器學(xué)習(xí)：量子PCA算法可極大拓寬主成分分析的適用范圍襟企，以指數(shù)速度在無法使用傳統(tǒng)方法時估計風(fēng)險和最大利潤。同時狮含，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱馬爾可夫模型可以為股價提供更好更快的預(yù)測顽悼。
-量子加速蒙特卡羅算法：量子計算可以為衍生品定價、風(fēng)險分析的蒙特爾卡羅方法進行二次計算几迄，降低計算成本和時間蔚龙。
4.數(shù)字安全：
Shor算法目前受限于硬件性能破解加密能力十分有限，但長期來看其對密碼學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)映胁、社會影響值得關(guān)注木羹。
非對稱加密算法在互聯(lián)網(wǎng)后端技術(shù)中常用于登錄、數(shù)字簽名屿愚、數(shù)字證書認(rèn)證等場景汇跨，是計算機通信安全的基石务荆。非對稱加密算法使用公鑰+私鑰進行妆距，加密安全性好穷遂。
RSA等非對稱加密算法的秘鑰長度通常在2048位及以上（支付寶采用RSA2048位秘鑰），實質(zhì)為大數(shù)質(zhì)因數(shù)分解等數(shù)學(xué)難題娱据，無法被現(xiàn)有技術(shù)破解蚪黑。
Shor量子算法已從理論上證明可以加速大數(shù)質(zhì)因數(shù)的分解，科學(xué)家認(rèn)為其未來有望加速密碼破解中剩。
受限于硬件性能忌穿，Shor算法目前能夠做質(zhì)因數(shù)分解的位數(shù)仍十分有限，但長期來看其對密碼學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)结啼、社會影響值得關(guān)注掠剑。據(jù)估計，依現(xiàn)有糾錯能力需百萬級位數(shù)以上物理量子比特方能完整運行Shor算法破解加密算法郊愧，而迄今量子計算機的物理量子比特數(shù)最多不過在幾十位至5000位（D-Wave的Advantage系統(tǒng)宣稱具有5000位物理比特）朴译。
二、應(yīng)用案例：
1.生物醫(yī)藥：
（1）分子模擬——ProteinQure+阿斯利康：2020年7月9日宣布合作属铁。利用量子算法+機器學(xué)習(xí)+化學(xué)分子模擬眠寿、組合優(yōu)化的方法，研發(fā)基于蛋白質(zhì)組合模型的多肽類藥物并且構(gòu)建應(yīng)用于治療的肽庫焦蘑。預(yù)計將克服傳統(tǒng)計算難以覆蓋多肽變異數(shù)量過多的難題盯拱，提煉和驗證數(shù)百萬種治療候選藥物，發(fā)揮多肽類藥物對某些疾病靶標(biāo)的獨特效力例嘱。
（2）分子模擬——埃森哲+1QBit+Biogen：2017年6月程序已落地并測試狡逢，但受限于量子計算機的性能，尚無法大規(guī)模計算分子匹配拼卵。通過采用混合量子計算方法并加權(quán)不同的分子變量進行比較甚侣，從而提高分子比較模型的保真度。由于量子計算方法能比任何現(xiàn)有方法更準(zhǔn)確地比較分子結(jié)構(gòu)并獲得更多信息间学，Biogen便可以據(jù)此減少篩選適用于藥物分子的成本殷费。
（3）分子模擬——華為：2019年9月發(fā)布量子化學(xué)應(yīng)用云服務(wù)HiQ 2.0模擬器，作為國內(nèi)首個一站式量子化學(xué)應(yīng)用云服務(wù)低葫，已成功模擬乙烯（C2H4）详羡、氨氣（NH3）、甲硅烷（SiH4）等分子基態(tài)能量嘿悬。
（4）分子模擬——奧地利Alpine Quantum Technologies（AQT）+德國HQS Quantum Simulations：2020年4月宣布戰(zhàn)略合作实柠。預(yù)計通過云端量子化學(xué)軟件，可以在量子計算機和經(jīng)典計算機上有效地模擬分子和材料的化學(xué)過程善涨。
2.金融工程：
（1）衍生品定價——Xanadu+加拿大BMO金融集團&豐業(yè)銀行：2019年8月宣布已成功落地應(yīng)用窒盐。利用量子蒙特卡羅算法草则，完成百倍級實時定價，提高衍生品定價的處理速度和準(zhǔn)確性（經(jīng)預(yù)蟹漓。測炕横，運行完整的量子蒙特卡羅將提速達數(shù)百到數(shù)千倍）
（2）風(fēng)險分析——IBM+西班牙CaixaBank：2019年完成量子算法測試，2020年6月CaixaBank與IBM簽署合作協(xié)議葡粒。使用量子機器學(xué)習(xí)算法份殿，基于實際數(shù)據(jù)評估了專為該項目創(chuàng)建的兩個投資組合（抵押投資組合和國庫券投資組合）的財務(wù)風(fēng)險。預(yù)計將復(fù)雜的工作從幾天減少到只有幾分鐘嗽交。
（3）衍生品定價——QC Ware+高盛：2019年12月宣布合作卿嘲。利用量子計算加速蒙特卡羅算法，計算期權(quán)或授予個人以特定價格和時間購買基礎(chǔ)資產(chǎn)的權(quán)利的合同的理論價值夫壁。
3.智慧交通：
（1）路線優(yōu)化——D-Wave+谷歌+大眾汽車：2017年在北京成功展示一萬輛出租車無擁堵路線規(guī)劃拾枣，能以最快速度往返北京市區(qū)和機場，避免交通擁堵盒让。2019在里斯本成功展示量子路由算法和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)梅肤，通過云端量子計算實時規(guī)劃9輛公交車最快行經(jīng)路線。
4.航空航天：
（1）優(yōu)化設(shè)計——D-Wave+洛克希德·馬杜幢颉：2011年11月啟動建立南加大-洛克希德·馬丁量子計算中心凭语，以模擬先進戰(zhàn)機飛行姿態(tài)，改進軍用飛機設(shè)計模型撩扒。
（2）分子模擬似扔、系統(tǒng)優(yōu)化——波音：2018年成立顛覆性計算和網(wǎng)絡(luò)公司已脓。將量子計算用于航空航天基礎(chǔ)材料科研盯桦，復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化，航天安全通信到逊。
（3）優(yōu)化設(shè)計——空客：2019年1月舉辦國際性量子計算驅(qū)動解決方案競賽泉手，用以翼盒設(shè)計優(yōu)化黔寇、計算流體動力學(xué)模擬、飛機爬升路線優(yōu)化斩萌、飛機裝載優(yōu)化缝裤。
有哪些優(yōu)秀的量子計算機企業(yè)？
一颊郎、初創(chuàng)企業(yè)：
1.D-Wave Systems
D-Wave憋飞，1999年成立于加拿大，是最早進軍量子計算的企業(yè)也是最為成功的量子計算商業(yè)化企業(yè)姆吭，已經(jīng)出售數(shù)臺量子退火機榛做。截至2020年8月，融資總規(guī)模2.39億美元，最新一輪的融資是2019年12月的H+輪检眯，歷史投資機構(gòu)包括NEC厘擂、加拿大養(yǎng)老基金、高盛等锰瘸。
D-Wave的商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)刽严，旗下產(chǎn)品包括2019年最新型第五代量子退火機Advantage（號稱具有5000位物理比特，但實際量子糾纏數(shù)量遠未達到）获茬、全套量子開發(fā)工具軟件庫港庄、提供自有Leap2量子云平臺以及亞馬遜云服務(wù)倔既。具有超過200家客戶恕曲，其B端客戶包括谷歌、大眾汽車渤涌、洛克希德·馬丁等佩谣，G端客戶包括NASA、洛斯阿拉莫斯國家實驗室等实蓬。值得注意的是茸俭，D-Wave的量子退火技術(shù)路徑不同于其他致力于研制出通用型量子計算機的企業(yè)，量子退火并非通過量子糾纏實現(xiàn)量子計算安皱，量子退火機只是一種專用型量子計算機调鬓。因此量子退火機只能解決特定的運算問題如最優(yōu)化問題，無法發(fā)展為通用量子計算機酌伊。選擇能夠更早實現(xiàn)的量子退火技術(shù)腾窝，這既是D-Wave得以率先商業(yè)化的秘訣，同時也是其未來發(fā)展空間的不足之處居砖。
D-Wave的競爭優(yōu)勢有如下三點：
（1）全球成立最早是量子退火領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊虹脯。2011年5月11日，D-Wave發(fā)布全球第一臺商用量子退火機D-Wave One奏候，使用128量子位以解決最優(yōu)化問題循集。
（2）是目前為止最成功的量子計算商業(yè)化企業(yè)，已經(jīng)出售多臺量子退火機（每臺售價1000-1500萬美元）蔗草，具有千萬美元級客戶群咒彤。據(jù)公開信息了解，洛克希德·馬丁公司在2010年末成為D-Wave的第一個客戶咒精，他們購買D-Wave One系統(tǒng)是世界上第一臺商用量子計算機镶柱，已安裝在USC的信息科學(xué)研究所，用以設(shè)計高度復(fù)雜的航空航天系統(tǒng)和研究絕熱量子優(yōu)化理論狠轻。洛克希德·馬丁公司在2013年奸例、2015年持續(xù)升級為512位物理比特的D-Wave Two、1000+位物理比特的D-Wave 2X計算機。洛斯阿拉莫斯國家實驗室則購買了D-Wave Two查吊、D-Wave 2x谐区、2000+位物理比特的D-Wave 2000Q以及5000位物理比特的Advantage用以探索量子退火技術(shù)，進行最大化高性能計算（HPC）研究逻卖。谷歌宋列、NASA、大學(xué)空間研究協(xié)會（USRA）三家聯(lián)合設(shè)立的量子人工智能實驗室（QuAIL）購買了D-Wave Two评也、D-Wave 2x量子計算機炼杖。Google的研究團隊將專注于量子系統(tǒng)如何幫助建立更準(zhǔn)確的模型，以用于從語音識別盗迟，網(wǎng)絡(luò)搜索到蛋白質(zhì)折疊的所有過程坤邪。?NASA旨在研究量子計算和量子算法對優(yōu)化空中交通管制，自主性罚缕，機器人技術(shù)艇纺，導(dǎo)航和通信，系統(tǒng)診斷邮弹，模式識別以及任務(wù)計劃和調(diào)度任務(wù)的促進作用黔衡。USRA將管理合作的科學(xué)運作，其中包括通過競爭性選拔程序?qū)?0％的計算時間分配給學(xué)術(shù)界腌乡。而橡樹嶺國家實驗室購買了D-Wave 2000Q的云服務(wù)盟劫，旨在推進混合計算應(yīng)用程序的發(fā)展，特別是旨在幫助加速未來的億億次級應(yīng)用程序与纽。
（3）旗下第二代自有量子云平臺Leap2已覆蓋全球40多個國家侣签。
2.Rigetti
Chad Rigetti, CEO Of Rigetti Computing
Rigetti，2013年成立于美國渣锦，是發(fā)展最為迅猛的初創(chuàng)企業(yè)之一硝岗，其技術(shù)路徑為超導(dǎo)方向。截至2020年8月袋毙，融資總規(guī)模2.69億美元型檀，最新一輪的融資是2020年8月的C+輪，歷史投資機構(gòu)包括富蘭克林鄧普頓听盖、貝瑟默風(fēng)投胀溺、YC等。
Rigetti的商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)皆看，旗下產(chǎn)品包括最新型31位物理比特的Aspen-8量子處理器、量子軟件開發(fā)包Forest腰吟、量子編程語言PyQuil无埃、提供自有量子云平臺QCS以及亞馬遜云服務(wù)徙瓶。其B端客戶包括澳洲聯(lián)邦銀行等，G端客戶包括美國國防高級研究計劃局（DARPA）嫉称、橡樹嶺國家實驗室侦镇、洛斯阿拉莫斯國家實驗室等。
Rigetti的競爭優(yōu)勢是擁有美國唯一專門的量子硬件快速原型設(shè)計廠织阅，提供自由試驗和快速迭代（該廠代號Fab-1壳繁，位于加州的弗里蒙特）。劣勢是軟件能力不足荔棉，但Rigetti已作出行動盡力彌補：（1）2019.7收購頭部量子軟件公司QxBranch闹炉。（2）與多家量子軟件初創(chuàng)公司組成聯(lián)盟合作開發(fā)，包括ZAPATA润樱，HQS渣触，1QBit，ProteinCure祥国，QCWare昵观，Riverlane等晾腔。
3.IonQ
IonQ舌稀，2015年成立于美國，是離子阱方向物理比特位數(shù)最多的初創(chuàng)企業(yè)灼擂。IonQ 由馬里蘭大學(xué)教授 Christopher 和杜克大學(xué)教授 Jungsang Kim 于 2015 年創(chuàng)立壁查。成立之初，New Enterprise Associate 對公司進行了 200 萬美元投資剔应。2017 年睡腿，IonQ 接受了 Google Ventures、New Enterprise Asssociate峻贮、亞馬遜的 2,000 萬美元投資席怪。2018 年 12 月，IonQ 推出 79 位離子阱量子計算機纤控，并對水分子進行了模擬挂捻，其結(jié)果要好于目前大部分超導(dǎo)量子計算機。2019年 10 月船万，IonQ 獲得了三星 Catalyst 基金刻撒、阿拉伯主權(quán)財富基金 Mubadala 領(lǐng)投的 5,500萬美元資金。截至2020年8月耿导，融資總規(guī)模達8400萬美元声怔，最新一輪的融資是2020年6月的B+輪，歷史投資機構(gòu)包括洛克希德·馬丁舱呻、三星醋火、空客、谷歌、亞馬遜等芥驳。
IonQ的商業(yè)模式為硬件+云服務(wù)介粘，旗下產(chǎn)品包括2臺離子阱量子計算機（最高為79位物理比特）、用戶可通過微軟和亞馬遜獲得云服務(wù)晚树。
IonQ的競爭優(yōu)勢是在離子阱方向具有領(lǐng)先地位（另一領(lǐng)先者為高達64量子體積的霍尼韋爾）姻采，而離子阱技術(shù)路徑相較超導(dǎo)可能更具長遠的未來前景（讀寫效率高、相干時間長爵憎、所需溫度環(huán)境更寬容）慨亲。可能的劣勢是尚無自有云平臺宝鼓，云服務(wù)依賴于第三方的微軟和亞馬遜刑棵。
4.PsiQuantum
PsiQuantum，2016年成立于美國愚铡，在微軟投資后一躍而為融資規(guī)模最高的量子計算初創(chuàng)企業(yè)蛉签，其技術(shù)路徑為光學(xué)方向。截至2020年8月沥寥，融資總規(guī)模2.79億美元碍舍，最新一輪的融資是2019年11月的C輪，歷史投資機構(gòu)包括微軟M12風(fēng)投基金邑雅、貝萊德顧問公司等片橡。
PsiQuantum的商業(yè)模式為硬件制造，但截至2020年8月尚未披露已經(jīng)制造出量子計算機淮野。
PsiQuantum的競爭優(yōu)勢是：（1） 光學(xué)技術(shù)路徑相較超導(dǎo)可能更具長遠的未來前景（可擴展性好捧书、所需溫度環(huán)境更寬容）；（2）是全球融資規(guī)模最大的量子計算初創(chuàng)企業(yè)骤星，同時背靠微軟資金雄厚資源豐富经瓷。
劣勢是：（1）難以實現(xiàn)其諾言：“幾年內(nèi)建成擁有100萬個物理比特的量子計算機”；（2）對外界信息披露過少洞难，可能暫無實質(zhì)性成果舆吮。
5.Alpine Quantum Technologies（AQT）
AQT，2018年成立于奧地利廊营，基于因斯布魯克大學(xué)和奧地利科學(xué)院的研究成果設(shè)立歪泳，是歐洲頂尖的量子計算初創(chuàng)企業(yè)。其技術(shù)路徑為離子阱方向露筒。截至2020年8月呐伞，融資總規(guī)模2000萬歐元，來源于奧地利政府的財政撥款慎式。
AQT的商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)伶氢，旗下產(chǎn)品包括20位物理比特的離子阱量子計算機趟径、提供自有量子云平臺以及IBM云服務(wù)。其B端客戶包括德國HQS公司等癣防，G端客戶包括因斯布魯克大學(xué)蜗巧、奧地利政府等。
奧地利因斯布魯克的離子阱量子計算機
AQT的競爭優(yōu)勢是基于因斯布魯克大學(xué)和奧地利科學(xué)院數(shù)十年的研究積累蕾盯，而離子阱技術(shù)路徑相較超導(dǎo)可能更具長遠的未來前景（讀寫效率高幕屹、相干時間長、所需溫度環(huán)境更寬容）级遭。
6.Quantum Circuits
Quantum Circuits望拖，2015年成立于美國，是獨樹一幟的超導(dǎo)方向的初創(chuàng)企業(yè)挫鸽。QCI不追求單個處理器的物理比特數(shù)说敏，采用模塊化的集成手段，致力于降低單個處理器的復(fù)雜度丢郊，提高總體可擴展性盔沫。截至2020年8月，融資總規(guī)模1868萬美元枫匾，最新一輪的融資是2020年4月的A+輪架诞，歷史投資機構(gòu)包括紅杉資本、TVP等婿牍。
Quantum Circuits的商業(yè)模式為硬件+云服務(wù)侈贷，旗下產(chǎn)品包括模塊化量子處理器（每個模塊包含5到10量子比特）、提供微軟量子云服務(wù)等脂。
Quantum Circuits的競爭優(yōu)勢是其模塊化量子計算機將集成量子糾錯算法，提高硬件效率降低冗余度撑蚌，同時降低了單個芯片的成本上遥。
7.本源量子
本源量子，2017年成立于中國争涌，是中國最為領(lǐng)先的量子計算初創(chuàng)資企業(yè)粉楚。中科大物理系教授郭國平是本源量子創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系教授郭光燦是本源量子聯(lián)合創(chuàng)始人兼科學(xué)顧問亮垫。截至2020年8月模软，已進行三輪融資總額約1億元人民幣左右，歷史投資機構(gòu)包括合肥高投饮潦、中科創(chuàng)新燃异、磐谷創(chuàng)投、科大控股继蜡。
本源量子的技術(shù)路徑為超導(dǎo)以及半導(dǎo)方向回俐，商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)逛腿，旗下產(chǎn)品包括：
（1）硬件：玄微S2-200半導(dǎo)2物理比特芯片、夸父C6-130超導(dǎo)6物理比特芯片仅颇、量子測控一體機（國內(nèi)首個量子計算控制系統(tǒng)）
（2）云服務(wù)：自有云平臺(半導(dǎo)+超導(dǎo)+200位模擬器）
（3）軟件：開源量子開發(fā)包Qpanda单默、Qrunes語言、量子虛擬機忘瓦、ChemiQ量子化學(xué)軟件搁廓。
本源量子的競爭優(yōu)勢是：（1）發(fā)起量子產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟OQIA，以加速量子計算技術(shù)開發(fā)耕皮，探索量子計算應(yīng)用落地枚抵，培養(yǎng)量子計算生態(tài)圈，推動量子計算技術(shù)服務(wù)惠及國人明场。（2）產(chǎn)學(xué)研合作汽摹，發(fā)布量子計算學(xué)習(xí)機及量子編程課程，聯(lián)合高校培養(yǎng)量子計算高端人才苦锨。（3）國內(nèi)最為領(lǐng)先的量子計算初創(chuàng)企業(yè)逼泣。
二、科技巨頭：
1.谷歌
Google quantum A.I. Lab隱身在圣塔芭芭拉的平凡辦公室內(nèi)
谷歌和IBM并列為量子計算兩大巨頭舟舒，在量子計算硬件方面代表了目前全球最高水平之一拉庶。2006 年，谷歌量子計算項目由Hartmut Neven 創(chuàng)立秃励，最初專注于算法和軟件氏仗。2012年與NASA和大學(xué)空間研究協(xié)會（USRA）組建Google quantum A.I. Lab 。2014 年夺鲜，谷歌招募了加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校 John Martinis 團隊皆尔，谷歌開始在量子計算硬件方面發(fā)力。2016 年币励，谷歌量子計算團隊使用 3 個量子比特對氫分子的基態(tài)能量進行了模擬慷蠕，效果已經(jīng)可以和經(jīng)典計算機持平。2018 年 3 月食呻，谷歌推出了 72 位量子比特芯片 Bristlecone流炕。2019 年 10 月，谷歌使用其當(dāng)時最新推出的 53 位量子比特芯片 Sycamore 運行隨機電路取樣仅胞，僅用 20s 時間即完成了結(jié)果每辟，而谷歌推算如果使用算力強大的超級計算機 Summit 需耗時 1 萬年，實現(xiàn)了“量子優(yōu)越性”干旧，這也是目前全球量子計算機經(jīng)過實測的最強算力渠欺。2020 年 3 月，谷歌推出了 TensorFlow Quantum 量子機器學(xué)習(xí)算法開發(fā)平臺莱革，助力于未來全球量子算法的發(fā)展峻堰。
谷歌在量子計算機領(lǐng)域的其技術(shù)路徑為超導(dǎo)方向讹开，商業(yè)模式為硬件+軟件。旗下產(chǎn)品包括最新的Bristlecone量子處理器（72位物理比特捐名，9位邏輯比特）旦万，量子機器學(xué)習(xí)平臺TensorFlow Quantum。
谷歌在量子計算機領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢是（1）谷歌擁有世界上最強大的數(shù)據(jù)中心镶蹋，搜索引擎積累了海量數(shù)據(jù)以供量子機器學(xué)習(xí)算法運行成艘。（2）強大的宣傳和輿論能力，提出“量子霸權(quán)”（Quantum Supremacy）概念聞名世界贺归，為量子計算吸引大量熱度淆两。劣勢是近期重要團隊成員離職為其硬件發(fā)展帶來更多不確定性，谷歌量子計算硬件負(fù)責(zé)人John Martinis與長期負(fù)責(zé)人Hartmut Neven路線分歧后與于2020年4月離職秋冰。
2.IBM
IBM在1981年便開始投入量子計算領(lǐng)域的研究婶熬，是全球最早布局量子計算的公司之一饺谬，并且至今技術(shù)依然保持全球領(lǐng)先族展。早在 1999年，IBM 就采用 NMR 量子比特技術(shù)開發(fā)出 3 位量子計算機绪商。2001 年苛谷，IBM 分別在 5 位NMR 量子計算機、7 位 NMR 量子計算機上成功運行了 Shor 量子算法格郁，成功將 21 分解為3 和 7，將 15 分解為 3 和 5独悴，這是人類首次在硬件上實現(xiàn) Shor 量子算法例书。2016 年，IBM推出量子云計算平臺 IBM Q Experience刻炒，IBM 成為全球第一個推出量子云服務(wù)的公司决采。2017年，IBM 采用超導(dǎo)量子比特技術(shù)開發(fā)出 17 位量子計算機和 50 位量子計算機坟奥。2019 年树瞭，IBM 推出 Q System One拇厢，這是一臺 53 位的量子計算機。2020年8月推出IBM Montreal量子計算機晒喷，這臺27位物理比特的量子計算機卻有高達64量子體積的綜合性能孝偎，與霍尼韋爾并列全球第一×骨茫可以說衣盾，IBM在上下游、軟硬件爷抓、技術(shù)積累和投資額度上都十分突出势决。迄今為止其在該領(lǐng)域已經(jīng)投入超過380億美元。
2019年國際消費電子展（CES）蓝撇，IBM展示其50位物理比特量子計算機IBM Q System One的原型
IBM在量子計算領(lǐng)域的技術(shù)路徑為超導(dǎo)方向果复，商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)，旗下產(chǎn)品包括：
（1）硬件：22臺量子計算機渤昌，包括IBM Q System One（53位物理比特）虽抄、IBM Montreal（64量子體積，性能并列全球第一）
（2）云服務(wù)：IBM Q Experience量子云平臺耘沼，用戶可用其訪問IBM和AQT兩家的量子計算機
（3）軟件：一系列開源Qiskit軟件
全球有超過100家組織极颓、160個國家、超20萬名用戶使用IBM的量子計算服務(wù)群嗤。其B端客戶包括達美航空菠隆、戴姆勒、摩根大通狂秘、高盛等骇径，G端客戶包括洛斯阿拉莫斯國家實驗室等。
IBM的競爭優(yōu)勢是：（1）發(fā)起量子計算聯(lián)盟Q Network者春，其中包含大量軟件公司為其硬件賦能射沟。（2）作為老牌量子企業(yè)積累深厚，是世界首臺商用量子（量子糾纏）計算機的發(fā)布者的榛。（3）豐富的人才培養(yǎng)與供給渠道：與高校合作開展大量Qiskit在線課程眶俩。
3.霍尼韋爾
霍尼韋爾國際（Honeywell International）是美國一家以電子消費品生產(chǎn)、工程技術(shù)服務(wù)和航空航天系統(tǒng)為主的跨國性公司拴袭，總部位于新澤西州莫里斯敦（Morristown）读第。名列《財富》雜志100強公司，擁有約130000名雇員拥刻，其中約58000名在美國怜瞒。霍尼韋爾約十年前受美國情報高級研究計劃局所托開展量子計算的競爭般哼。2020年6月以64量子體積奪得世界最強性能量子計算機桂冠吴汪。其技術(shù)路徑為離子阱方向惠窄。
霍尼韋爾在量子計算領(lǐng)域的商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)，旗下產(chǎn)品包括離子阱量子計算機漾橙、提供自有量子云平臺以及微軟量子云服務(wù)杆融，并積極開發(fā)優(yōu)化、機器學(xué)習(xí)近刘、化工材料的量子計算應(yīng)用程序擒贸。其B端客戶包括
摩根大通等，G端客戶包括美國情報高級研究計劃局（IARPA）等觉渴。
霍尼韋爾的競爭優(yōu)勢是：（1）在離子阱方向具有領(lǐng)先地位（另一領(lǐng)先者為IonQ）介劫，而離子阱技術(shù)路徑相較超導(dǎo)可能更具長遠的未來前景（讀寫效率高、相干時間長案淋、所需溫度環(huán)境更寬容）座韵。（2）其芯片與競品相比，具備中途改變計算的功能踢京。（3）具有完善的產(chǎn)業(yè)鏈布局和深厚的工業(yè)界經(jīng)驗誉碴，在量子計算的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢。在航天瓣距、能源黔帕、化工、材料蹈丸、智能控制等領(lǐng)均實力不俗成黄。
4.英特爾
英特爾，2015開始與荷蘭QuTech研究所（由荷蘭代爾夫特理工大學(xué)與荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)院聯(lián)合創(chuàng)立）合作研究量子計算機逻杖，其技術(shù)路徑為超導(dǎo)和半導(dǎo)方向奋岁。背靠代爾夫特理工大學(xué)科研積累，突出的量子位高溫控制能力和半導(dǎo)體積累成為其競爭優(yōu)勢荸百。
英特爾在量子計算領(lǐng)域的商業(yè)模式為硬件制造闻伶，旗下產(chǎn)品包括最新的49物理比特超導(dǎo)量子芯片Tangle Lake和半導(dǎo)量子芯片。
英特爾研究院首席工程師 Stefano Pellerano 手持 Horse Ridge 芯片够话。這款全新低溫控制芯片將加快全棧量子計算系統(tǒng)的開發(fā)步伐蓝翰，標(biāo)志著商業(yè)上可行的量子計算機發(fā)展到新的里程碑。
英特爾的競爭優(yōu)勢是：（1）量子位控制能力突出女嘲，高溫控制超越IBM和谷歌霎箍，成功控制“高溫”1開的量子位。（2）是半導(dǎo)體領(lǐng)域霸主澡为，擅長硅芯片技術(shù)。基于英特爾 22 納米 FinFET 技術(shù)景埃，?Horse Ridge量子控制芯片的制造便是在英特爾內(nèi)部完成媒至，這也極大提高了英特爾在設(shè)計顶别、測試和優(yōu)化量子計算機的能力。
5.微軟
微軟于2005年建立StationQ研究所用以研究量子計算機拒啰，其技術(shù)路徑為量子拓?fù)浞较颉?b>微軟是唯一押注最難實現(xiàn)的拓?fù)渎窂降木揞^驯绎，硬件遲遲難以構(gòu)建。宣稱2023年發(fā)布100拓?fù)淞孔游唬ㄏ喈?dāng)于1000邏輯比特）計算機谋旦。在2019年以2.15億美元巨資投資尚無硬件產(chǎn)出的光學(xué)路徑PsiQuantum剩失。
微軟 Azure Quantum 量子云服務(wù)
微軟的商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)，旗下產(chǎn)品包括QDK開源工具包（Q#語言册着、Toffoli模擬器等）拴孤、并且自有云平臺Azure Quantum提供IonQ+QCI+霍尼韋爾三家量子云服務(wù)。其B端客戶包括OTI甲捏，福特演熟、豐田等，G端客戶包括太平洋西北國家實驗室司顿、迪拜水電管理局等芒粹。
微軟發(fā)起微軟量子聯(lián)盟，以多種技術(shù)路徑分散分險大溜。聯(lián)盟同時包含多家硬件公司如IonQ（離子阱）化漆、QCI（超導(dǎo)）、霍尼韋爾（離子阱）钦奋，以及自投的PsiQuantum（光學(xué)）彌補缺乏自研量子計算硬件的劣勢座云。
微軟的競爭優(yōu)勢是：（1）拓?fù)浼夹g(shù)路徑相較其他所有方向，無需糾錯算法锨苏，相干時間長疙教，保真度強。一旦硬件研制成功伞租，將是量子計算機最好的技術(shù)路徑贞谓。（2）微軟是全球最大的云服務(wù)提供商之一，具有客戶和渠道優(yōu)勢葵诈÷阆遥可以用極短的時間覆蓋各行各業(yè)，推廣成本低作喘。（3）通過與高校合作開展Q#語言在線課程理疙，培養(yǎng)高端量子人才。
劣勢是拓?fù)淞孔游挥布O難構(gòu)建泞坦。拓?fù)淞孔颖忍厥腔谝环N叫做馬略阿納(Majorana)的理論粒子窖贤，它可以同時在多個位置對量子比特的狀態(tài)進行編碼。如果拓?fù)淞孔颖忍乜梢员粍?chuàng)造出來，那么就能提供一種比超導(dǎo)量子比特更可靠的選擇赃梧，其疊加狀態(tài)相比超導(dǎo)量子畢業(yè)則更難以消失滤蝠。這樣以來需要的量子比特就少了十倍。但科學(xué)家們?nèi)圆荒芡耆_定馬略阿納粒子是否真的存在授嘀。
6.阿里巴巴
阿里巴巴量子云平臺
阿里巴巴2015年與中科院聯(lián)合成立“中國科學(xué)院-阿里巴巴量子計算實驗室”進軍量子信息領(lǐng)域的前瞻性研究并研制量子計算機物咳，其技術(shù)路徑為光學(xué)方向。
阿里巴巴在量子計算領(lǐng)域的商業(yè)模式為硬件+軟件+云服務(wù)的全棧式服務(wù)蹄皱，旗下產(chǎn)品包括2017年與中科大览闰、中科院、浙大等共同研制出10位邏輯比特的光量子計算機巷折，以及
可模擬81位物理比特的自有量子云計算模擬器压鉴。
阿里巴巴的競爭優(yōu)勢是作為國內(nèi)最大的云服務(wù)提供商，具有顯著的客戶和渠道優(yōu)勢盔几，推廣成本低晴弃。
7.亞馬遜
亞馬遜2019年推出AWS Braket量子云服務(wù)。亞馬遜并未選擇自建量子硬件逊拍，而是憑借全球最大的云服務(wù)提供商的優(yōu)勢專注于量子云服務(wù)上鞠。
亞馬遜 AWS Braket 量子云服務(wù)
亞馬遜的商業(yè)模式為云服務(wù)，自有云平臺AWS Braket包含以下三家量子計算硬件企業(yè)的云服務(wù)：IonQ芯丧、Rigetti芍阎、D-Wave。但是AWS Braket量子云服務(wù)目前僅在美國以下部分地區(qū)可用：北加利福尼亞缨恒、北弗吉尼亞谴咸、俄勒岡。其B端客戶包括澳洲聯(lián)邦銀行等骗露，G端富達投資集團岭佳、大眾、Enel等萧锉，科研機構(gòu)客戶包括滑鐵盧大學(xué)量子計算研究所等珊随。
部分量子云服務(wù)器支持的量子計算機，資料來源：Moor Insights&Strategy（統(tǒng)計截至2020年4月）柿隙。
僅IBM自有量子硬件叶洞。微軟通過購買D-Wave硬件進行研究并積極自建拓?fù)渎窂接布嗰R遜暫未開展量子計算硬件開發(fā)禀崖。
亞馬遜的競爭優(yōu)勢是作為全球最大的云服務(wù)提供商衩辟，具有客戶和渠道優(yōu)勢〔ǜ剑可以用極短的時間覆蓋各行各業(yè) 艺晴，推廣成本低昼钻。
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