美國(guó)量子計(jì)算

除了貿(mào)易戰(zhàn)以外，針對(duì)未來計(jì)算架構(gòu)的軍備競(jìng)賽也在如火如荼進(jìn)行，當(dāng)Google或英特爾宣布已經(jīng)可以讓多少個(gè)量子比特同時(shí)運(yùn)行，或者利用半導(dǎo)體技術(shù)達(dá)成量子計(jì)算，甚至馬約拉納費(fèi)米子也即將現(xiàn)身，中國(guó)也不甘示弱隨后跟上，利用光子，或者是憶存器達(dá)成不同類型的量子計(jì)算，甚至實(shí)現(xiàn)更艱難的全局糾纏之類的技術(shù)，彼此互別苗頭。

但即便如此，量子計(jì)算仍然處于早期階段，理論算力很強(qiáng)，但這些理論至今還沒有辦法真正化為實(shí)際生態(tài)，轉(zhuǎn)化成如現(xiàn)在PC平臺(tái)或數(shù)據(jù)中心之類的計(jì)算產(chǎn)業(yè)。而要如何達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，其實(shí)業(yè)界也還在摸索，但沒有明確的合作方向，整合產(chǎn)業(yè)的力量，結(jié)果就是包含軟件、相關(guān)生態(tài)上的業(yè)者都各自發(fā)展，就會(huì)有如瞎子摸象。

為了避免因?yàn)榧夹g(shù)和生態(tài)的發(fā)展不同調(diào)，導(dǎo)致落后的結(jié)果，美國(guó)政府決定將量子計(jì)算作為一種具有典型技術(shù)軌跡的新興產(chǎn)業(yè)，并制訂計(jì)畫，推動(dòng)整體發(fā)展計(jì)劃，希望在相關(guān)生態(tài)或產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

事實(shí)上，美國(guó)早在去年12月就已經(jīng)通過國(guó)家量子倡議法案（The National Quantum Initiative Act），在此之前，美國(guó)商務(wù)部的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST），以及非營(yíng)利組織SRI International簽署了合作研發(fā)協(xié)議。通過財(cái)團(tuán)的力量，幫助美國(guó)推動(dòng)量子計(jì)算行業(yè)的發(fā)展。

而量子經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)盟（Quantum Economic Development Consortium，QEDC）隨后也成立，該組織由對(duì)建立美國(guó)量子產(chǎn)業(yè)感興趣的公共和私人實(shí)體組成。目前該小組正在幫助確定市場(chǎng)與應(yīng)用方向，并鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)與學(xué)界參與研究，同時(shí)建立衡量標(biāo)準(zhǔn)，NIST和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、國(guó)防部（DoD）以及能源部（DoE）則是以國(guó)家之力在背后支持。

由于獲得量子計(jì)算的早期發(fā)展優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被視為國(guó)家安全問題，畢竟任何一種可被實(shí)際應(yīng)用的量子計(jì)算架構(gòu)，可以輕易破解目前世界上的所有加密算法，而國(guó)家和國(guó)家之間不論是國(guó)防通信領(lǐng)域，或者是金融領(lǐng)域，甚至是個(gè)人領(lǐng)域，都非常仰賴多樣化的加密技術(shù)，如果任何一方提早掌握量子計(jì)算，那么對(duì)手國(guó)家將再無機(jī)密可言。目前美國(guó)兩黨全力支持量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并且在2020財(cái)年將資助達(dá)4.3億美元，分散到NIST、NSF、DoD和DoE等不同組織的計(jì)劃中。值得注意的是，NSF和DoE將再美國(guó)建立10個(gè)競(jìng)爭(zhēng)性研究中心。

而QEDC會(huì)員資格目前也已經(jīng)向工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府機(jī)構(gòu)開放，該成員名單非常之強(qiáng)大，總計(jì)超過60個(gè)實(shí)體，包括亞馬遜、谷歌、ARM、AT＆T、波音、花旗、IBM、英特爾、是德科技、KLA、洛克希德馬丁、霍尼韋爾、Microchip / Microsemi等。國(guó)際半導(dǎo)體組織SEMI亦在前不久的SEMICON West會(huì)議上表達(dá)支持QEDC的立場(chǎng)，并安排的相關(guān)新聞與技術(shù)講座議程，甚至也展示了IBM的Q量子計(jì)算器。

目前市面上的第一批量子計(jì)算技術(shù)進(jìn)展還相當(dāng)有限，但隨著時(shí)間過去，這些技術(shù)也逐漸在很多領(lǐng)域被證明是有價(jià)值的東西。未來會(huì)希望量子計(jì)算能夠以其量子力學(xué)特性快速計(jì)算大型復(fù)雜問題，同時(shí)又能遵循類似半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展路線，比如說之前IBM提出的量子摩爾定律。

而QEDC則是幫助量子計(jì)算進(jìn)入主流的推動(dòng)力量：政府不僅支持前端的基礎(chǔ)研發(fā)，同時(shí)也要確立供應(yīng)渠道以及相關(guān)產(chǎn)品或部件的可制造、測(cè)試性，然而從發(fā)現(xiàn)理論、設(shè)計(jì)原型，然后再到制成成品，中間往往會(huì)有非常巨大的空白，如何填上這些空白，讓原型可以更快的轉(zhuǎn)為成品，并產(chǎn)生商業(yè)或其他應(yīng)用價(jià)值，這正是QEDC組織的使命。

表格中粉紅色的部份是QEDC正在努力解決的問題

生態(tài)與供應(yīng)渠道是QEDC的重點(diǎn)，量子技術(shù)本身的發(fā)展還不夠，支持量子計(jì)算成為生態(tài)，并商用落地的相關(guān)軟硬件設(shè)計(jì)才是關(guān)鍵。而QEDC之所以參加SEMICON West / ES Design West等展會(huì)，也是為了要向業(yè)界傳達(dá)一個(gè)信息，那就是量子計(jì)算的時(shí)代即將到來，所有的相關(guān)行業(yè)都必須開始準(zhǔn)備，否則就有可能落后。

而QEDC也引用了波士頓咨詢集團(tuán)的數(shù)據(jù)，指出，與量子計(jì)算相關(guān)的市場(chǎng)將將分三個(gè)階段增長(zhǎng)，第一個(gè)階段將在五年內(nèi)發(fā)生，并產(chǎn)生20到50億美元的營(yíng)收，這個(gè)階段被稱為noisy intermediate-scale quantum（NISQ）階段，量子計(jì)算仍有很多噪聲干擾問題需要解決。

而第二階段則是在10年之內(nèi)發(fā)生，相關(guān)的營(yíng)業(yè)收入會(huì)成長(zhǎng)到250億至500億美元，降低噪聲產(chǎn)生的錯(cuò)誤仍是此階段的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，但隨之而來，當(dāng)除錯(cuò)技術(shù)成熟，同時(shí)也發(fā)展出模塊化架構(gòu)時(shí)，預(yù)期市場(chǎng)將可以在20年內(nèi)發(fā)展至4500億至8500億美元的規(guī)模。

另一方面，根據(jù)Inside Quantum Technology的數(shù)據(jù)，量子通信與傳感相關(guān)的技術(shù)，也將會(huì)在2025年帶來16億美元的營(yíng)收規(guī)模。

由于量子技術(shù)影響著從計(jì)算、通信、傳感等各種未來必要的科技核心應(yīng)用發(fā)展，它也代表巨大的商用潛力，但與此同時(shí)，也代表著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，如果技術(shù)落后，那么國(guó)家的命運(yùn)可能就會(huì)掌握在敵人的手上。

量子在科技領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)是現(xiàn)在進(jìn)行式，雖然這些名詞看起來很科幻，但實(shí)際上它會(huì)以比我們想象中更快的速度進(jìn)入我們的生活。QEDC也認(rèn)為，量子相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，同樣也會(huì)為現(xiàn)在的半導(dǎo)體技術(shù)帶來不同的技術(shù)思維，帶動(dòng)未來半導(dǎo)體相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展。