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全球科研机构和企业持续对超导、离子阱、光子、中性原子和半导体等物理体系进行系统性研究,这些体系被认为是实现可扩展量子计算的有力候选者,并且在各自的研究领域均取得了不同程度的技术突破。在国外,哈佛大学在基于中性原子阵列的量子计算平台上获得重要进展;IBM 推出了千比特超导量子处理器,还发布了其最高性能、最低错误率的133比特量子处理器,表示会在实现量子比特规模扩展时兼顾比特质量的同步提升;谷歌宣布了其在量子纠错方面的重要突破。国内,中国科大潘建伟、朱晓波、彭承志领导的超导量子计算团队刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录,验证了中等规模真纠缠的能力;中国科大潘建伟、陆朝阳团队构建了255个光子的“九章三号”光量子计算原型机。这些研究进一步展示了量子计算的潜力。
目前,虽然暂时还无法实现容错的通用量子计算,但研究人员正积极探索在带噪声的量子计算阶段的应用。例如,中国科大基于“九章二号”光量子计算原型机完成图论问题求解,展示了高斯玻色采样带来的加速优势;谷歌联合团队在超分子复合物动力学模拟中引入量子机器学习算法,加速量子化学的科学研究等。
此外,多家企业和研究机构推出了结合量子计算硬件的云服务平台,如国盾量子计算云平台、中国电信“天衍”云平台等,国外如 IBM、谷歌、亚马逊等也提供了对量子计算机的远程访问服务,推动量子计算在金融、物流、制药等领域的应用探索。这些云平台不仅有助于推动量子计算技术的普及和应用,也为未来的技术创新和产业发展提供了重要的基础设施和生态环境。
在超量融合方面,IBM云平台和“天衍”云平台等也都在尝试融合经典超级计算和量子计算。例如,通过量子算法来优化超级计算机上的计算任务,或者在量子计算机上解决特定问题,然后将结果传输到超级计算机进行进一步处理;开发能够与现有超级计算基础设施兼容的量子计算接口和中间件等。目前,欧洲多个超级计算中心已经在通过云服务将量子计算机与超级计算机相连接,为用户提供全面的量子计算能力。
虽然量子计算仍然面临技术挑战和实现难题,但近期的进展表明其具有巨大的潜力和广阔的应用前景。预计在未来几年内,量子计算将在特定领域(如材料模拟、药物发现、优化问题、气象预测等)实现一些初步的应用突破。但要实现广泛的商业化和产业化,可能还需要更长时间的持续研究和开发。
(3)量子精密测量多点开花,小规模定制化仍是主流
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