量子技术竞争激烈，国内量子芯片领先一步，未来会是量子时代么？

　　随着量子技术的不断发展，世界不少国家和地区都在研发量子芯片，在这一领域的竞争也是非常的激烈。很多企业和机构都试图在量子领域抢占先机，虽然我国前期处于跟跑阶段，但如今已经处于并跑甚至领跑阶段。
　　那么，全球在量子技术领域有什么样的竞争？国内量子芯片的研发又有何领先之处？未来会是量子芯片时代么？
　　全球量子计算技术竞争愈发激烈
　　先看一组统计
　　2022年1月，世界经济论坛做了一份量子计算研究的统计， 全球量子计算2021年度研究总投入高达250亿美元，其中有10多亿美元的风险投资交易金额。
　　这两项金额，都超过了过去三年的全球投入总和( 约182亿美元 ，如下图)，这足以说明量子技术竞赛越发激烈。
　　2016-2020全球主要的量子技术投入
　　再看研究方向
　　在量子计算技术里，我们常有的研究方向包含：超导电路、离子阱、光量子、拓扑等，其本质上都是一套物理控制系统。在这些方向上的探索，全球都在探索当中，具有代表性的有如下几个：
　　1、光量子
　　以中科大为代表，于2020年12月，成功构建了包含76个光子的量子计算机原型机-九章。近日，荷兰就宣布计划投入11亿欧元发展光子电路，德国Q.ANT公司联合13家欧洲企业成立了＂PhoQuant＂联盟，主要是研发光子芯片电路技术。
　　2、离子阱
　　2021年Honeywell宣布，在12量子比特离子阱计算机上，实现达到2048的量子体积。清华大学、中科大等科研团队，也均有探索。
　　3、超导电路
　　得益于现有的较为成熟的集成电路工艺，具备更高的可拓展性，目前谷歌、IBM、达摩院等科研团队的研究，都涉及这一领域。
　　4、拓扑
　　以微软为代表，这一路径有着极其稳定的量子态，保真度强。但是硬件构建难度大，尚未在物理层面实现。
　　国内在量子芯片的领先成就
　　1、光量子芯片
　　在光量子芯片研究中，国内一直处于世界领先水平，突破了多项技术难点。特别是中科院的研究，很多技术标准都是一流水平，也为未来研制集成化半导体量子芯片奠定了一定的基础。
　　早在2018年2月，中科院郭光灿院士团队就传来消息，表示在光量子芯片领域取得了重要进展，创新性地制备了半导体六量子点芯片（节点数达49 49）。这是国际上首次实现了半导体体系中的3量子比特逻辑门操控，也是世界上最大的三维集成光量子芯片。
　　2021年6月，该团队与中山大学、浙江大学等研究组进行合作，又在光量子芯片领域取得了突破性的进展。合作组基于光子能谷霍尔效应，在能谷相关拓扑绝缘体芯片结构中实现了量子干涉，而且还成功设计制备出了＂鱼叉＂形的拓扑分束器结构。
　　另外，郭光灿院士团队领衔的合肥本源量子，先后推出的本源6比特超导量子芯片＂夸父KFC6-130＂和24比特超导量子芯片＂夸父KFC24-100＂，其保真度以及相干时间等技术标准，都属于国际一流水平。
　　2、阿里新型量子芯片
　　在超导电路方面的研究，虽然谷歌、IBM入局较早，但是国内的阿里达摩院实验室，也毫不逊色。2022年3月份，阿里达摩院公布了超导电路芯片最新进展，展现了自研的超导量子芯片的实力。
　　达摩院 采用了新型的fiuxonium量子比特之后，实现了单比特操控精度99.97%，两比特iSWAP门操控精度最高达99.72% 。并且，达摩院在此芯片上实现了另一种比iSWAP编译能力更强的原生两比特门SQiSW，操控精度达99.72%，比此前最优异的马里兰大学研究成果99.2%还要高。
　　另外，在另一个量子芯片制备的研究上，达摩院量子实验室制备的基于氮化钛的超导量子比特，在相干时长这一最关键的性能指标上，可重复地达到300微秒。
　　阿里达摩院的量子芯片是最新的研究成果，具备世界一流水平，操控精度 更是成为全球最佳水平。这些领先的技术，为我国在量子芯片相关领域的研究抢占了先进，也确保了国内的量子芯片技术领先的地位。
　　3、首个国内量子芯片设计工业软件
　　2022年4月30日，首个国产量子芯片设计工业软件＂本源坤元＂发布，该软件是由合肥本源量子计算科技有限责任公司研究开发，可兼容超导和半导体两大物理体系。
　　＂本源坤元＂突破了量子芯片设计工业软件操作方式单一的限制，支持本地和线上两种部署模式，且具备更贴近用户的图形化交互界面，可以有效避免对代码操作的依赖性问题。这款软件，填补了国内工业软件领域的短板，也会成为国内量子芯片 发展的重要基石与后盾。
　　＂本源坤元＂也具有广泛的意义，它促进了超导和半导体量子芯片设计自动化、数字化转型，也是实现量子芯片自主研发及产业化生产的重要条件。
　　未来会是量子芯片时代么？
　　1946年，第一台计算机ENIAC刚刚诞生时，15分钟就会烧掉一根真空管，但从庞然大物到小巧的PC机，也不过短短30年。这就是科技的宿命，永远要适应变化和挑战，因此量子计算技术也是顺应科技变化而发展的。
　　那么，未来会是量子芯片时代吗？
　　首先，有一点需要明确，那就是量子计算相比经典计算，在某些特定的问题上，体现了优越性。因此，我们可以确定它不会完全取代经典计算，这两种计算技术应为互补的关系。
　　第二，量子计算技术还处在基础科研向功能化转变的阶段，这一阶段的时间还需要很久，比如20年乃至更长时间。在形成通用量子计算机的过程中，需要解决量子纠错，以及大规模系统的集成和操控等问题。
　　因此，目前量子芯片技术虽然有所突破，但是需要形成系统的集成和操控，以及形成芯片量产，都还需要时间。所以说，短时间内，量子芯片无法取代经典芯片，成为市场的主流芯片。
　　但是，量子芯片的技术方向，是值得我们去研究的，因为这也是＂换道超车＂的一个办法。目前我们的领先优势大，这些核心技术就是科技＂底气＂，有了这些技术才能把握未来。
　　对此，你有什么看法呢？