窗口期|「芯视野」量子“大跃进”已经开始，中国的窗口期只有数年时间视野|窗口期|时间|量子计算|量

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集微网消息随着中共中央政治局围绕量子科技研究和应用前景的一次集体学习，以量子计算、量子通信为代表的量子科技迅速蹿红。放眼全球，2019年1月IBM公布全球首款商用量子计算原型机，同年9月谷歌刊登关于“实现量子霸权”的论文，2020年初MIT把量子计算列入2020年“十大突破性技术”名单。种种迹象表明，量子计算已经成为关系半导体产业未来发展乃至大国竞争格局的前沿科技领域。
量子计算与经典计算是截然不同的理论模型，意味着重构产业链的可能性和需求，在当下以美国为核心的经典集成电路产业格局下，蕴含着中国半导体产业突围的机遇。在量子计算领域，我国已经取得一定的领先创新成果。知识产权产业媒体IPRdaily与incoPat创新指数研究中心日前联合发布“全球量子计算技术发明专利排行榜”，其入榜前100名企业主要来自13个国家和地区，中国企业合肥本源量子计算科技有限责任公司以77件量子计算技术发明专利申请量在全球Top100企业中排名第七。
与此同时，国内量子研究呈现出重应用、轻量子比特，重原理探索和应用推广、轻工程验证的特点，为中国量子计算突围之路埋下深深隐忧。在政策、市场瞩目下，炒概念、蹭热点等行业乱象抬头。正如中科院量子信息重点实验室副主任、中国科学技术大学教授、本源量子首席科学家郭国平所说：“量子计算给我国带来机遇，但能不能抓住还看我们怎么做……量子大跃进已经在开始了，量子不是国家不重视，是重视之后导致太热了。国内真心诚意做量子计算的企业少之又少。”
产业链重构的机遇
众所周知，经典计算机信息的基本单元——比特，要么是0，要么是1。而量子计算的基本单位——量子比特，可以同时是0和1。如果经典计算机的信息编码针对的是高精电阻，开闸或关闸分别表示0或1，那么量子比特的编码针对的就是比特本身，如同一个球体，左转表示0右转表示1。信息编码的物理量和需要考虑的参数截然不同，这就意味着经典集成电路生产链并不适用量子计算。
按照底层物理载体区分，当前量子计算存在超导、半导体、拓扑、光学、离子阱等多种方案。据郭国平介绍，即使与现有半导体芯片工艺兼容性最高的半导体量子方案也不能全盘采用现有产业链，至于与现有集成电路工艺有一定依托关系且目前最受追捧的超导方案，则只有20％-30％可借助现有产业链，这一比例也并非针对某一环节，而是从材料、设备到设计、制造、封装都需要一定程度的重构。至于量子拓扑、光学、离子阱等方案，则更加难以借助现有产业链。
在郭国平看来，对集成电路产业受制于人的中国来说，这是个机会。他形象地说：“对中国来说，把桌子掀了才有机会坐到桌子上去。比如国内非常薄弱的EDA业，现在各大EDA公司已经把低温、量子特性考量加入，发展量子EDA工具了，而我们就可以趁此机会索性推翻EDA工具，重新构架QEDA。”
当然，全盘重构的速度可能无法与美国在现有优势基础上继承融合相比。据中国科学技术大学博士张辉月此前在中国计算机学会青年计算机科技论坛上所言，在量子计算领域，中国与美国至少有4-5年差距，但并不是“卡脖子”状态。当然4-5年的差距并非静止不动的。例如，本源量子于9月12日推出了面向全球开放的6比特超导量子计算云平台，对标IBM 2016年底向全球开放的5比特超导量子计算云平台。
专利分析机构Patinformatics的相关报告显示，按照量子计算专利申请的优先权国家排列，美国以近800族专利申请优先权排名全球第一，日本紧随其后，中国以近200族专利申请排名第三，数量超出第四名的英国近3.5倍。且2014年以来，中国量子计算相关专利增长率已经超越日本，并呈加速增长状态。
专利数据揭示的隐忧
就表面信息来看，中国量子计算发展似乎一片欣欣向荣，但事实是，我国与国外量子计算的发展差距有进一步扩大趋势。郭国平告诉采访人员，一方面，国外科技巨头纷纷入局量子计算，资本的高强度投入持续推动量子计算向实用化与产业化发展。另一方面，国内的量子计算仍多是停留在实验室中的项目，科研成果转化较为缓慢。他判断：“量子计算要摆脱类似目前集成电路面临的被动局面，留给我国的时间窗口不会超过5年。”

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量子计算专利族各国分布（来源：Patinformatics）