曉查 木易 發自 凹非寺
量子位 報導 | 公眾號 QbitAI
量子科技，如今快速一文看盡？
最近，量子科技相關知識和行業進展，正在成為關注新熱點。
究竟是什麼？原理如何？行業內有怎樣的代表性技術、公司和應用？最新的進展又如何？
今日我們爭取一文打盡。
就應用方向來看，量子科技可以分為兩大板塊：量子通信和量子計算。
量子通信是利用量子力學的基本原理對信息進行加密，具有不可克隆、不可竊聽的特性。
如果中途遭到竊聽，信息將會被破壞，接收方就能察覺，因此具有傳統通信技術不可比擬的安全性。
量子計算是利用量子態的演化進行計算。經典計算機中只能處於0或者1兩種狀態之一，而量子計算機能同時處於0和1兩種狀態。由此衍生的量子算法可能大大超過當前超級計算機。
量子通信
目前，我國的量子通信技術走在了世界的前列，已經建構了從上遊元器件到下遊實際應用的產業生態。
上遊負責提供光纖等元器件及其他一些核心設備的公司有國盾量子、亨通光電、光迅科技等。
最為核心的中遊企業有國盾量子和神州信息，提供的是傳輸幹線或系統平臺。
最後，各大銀行、公安及政務系統已經有來較多下遊的成功應用案例。
△圖源：dcits
國盾量子發源於中國科學技術大學，2009年5月創立，經過10餘年的探索和實踐，已成長為全球領先的量子通信設備製造商和量子安全解決方案供應商，是量子通信產業化的開拓者、實踐者和引領者。
△圖源：quantum-info
目前，國盾量子參與和主導的重要項目有著許多的實踐案例：
首先，國盾量子與中科大開展量子通信的研究有主導並推進了量子通信網絡在城域通信上的應用，如：合肥城域量子通信試驗示範網、濟南量子通信試驗網等；
最為重要另外，國盾量子的州信息是參與建設便是「京滬幹線」項目，並幫助中國工商銀行成功地將量子通信技術應用到了其「兩地三中心」架構下的京滬異地廣域網應用中，實現了網上銀行京滬異地數據的量子加密傳輸。
此外，國盾量子還與阿里雲進行合作，在阿里雲網絡環境建立多個量子安全域，通過量子傳送門實現同城數據中心互聯組網。
截至2020年6月底，根據德溫特（Derwent）國際權威專利資料庫數據顯示，國盾量子在量子通信相關領域公開的同族專利數量排名全球首位。
神州信息是一家提供軟體和信息服務的公司，持有國盾量子1%的股份，但雙方在業務方面的合作非常多。方面的合作非常多。
△圖源：dcits
在神州信息承建的「京滬幹線」中，國盾量子就是主要的合作者。
近年來，神州信息自身也加大了在量子通信領域的投入。去年，神州信息開發的企業級即時加密通訊工具「量信通」發布。
「量信通」是神州信息將量子隨機數發生器結合行業需求進行的二次研發，該產品直接利用量子密鑰加密解決通訊過程中的高安全傳輸及高安全存儲問題。
量子通信技術本身離不開光纖等設備，因此亨通光電、光迅科技等光電設備提供商也成為了量子通信的概念企業。
而在量子通信的應用中，最為重要的是京滬幹線項目，該項目於2013年7月立項，中科院、國盾量子及神州信息等都參與其中。
項目建設目標是建成連接北京、上海，貫穿濟南、合肥等地，由32座中繼站和31段光纖量子通信線路構成的量子保密通信骨幹線路，線路總長2000餘公裡，連接各地城域接入網絡，打造廣域光纖量子保密通信網絡。
同時，京滬幹線北京接入點實現與「墨子號」量子科學實驗衛星興隆地面站的連接，全線密鑰率大於5kbps，已形成星地一體的廣域量子通信網絡雛形，大大擴展了京滬幹線應用能力。
通過「京滬幹線」，中國工商銀行已經成功了實現了網上銀行京滬異地數據的量子加密傳輸。
而中國人民銀行也藉助「星地一體化」量子通信廣域網絡和北京城域網，實現了新疆支行至北京金融信息中心之間的高安全量子加密應用。
量子計算
量子計算商業化目前在國內仍處於起步階段。因此在量子計算領域，國內的初創公司比較少。有實際產品的僅有合肥的本源量子和深圳的量旋科技兩家公司。
其中，本源量子是由中科院量子信息重點實驗室孵化、中國科技大學郭國平創立的一家公司。中科院院士郭光燦也是該公司的聯合創始人。
本源量子的業務範圍覆蓋量子計算機、量子晶片、量子云、量子測控、量子軟體等領域。
硬體方面，本源量子推出過玄微XW S2-200、夸父KF C6-130兩款量子晶片，本源悟本量子計算機，以及基於此計算機的量子云平臺。
軟體方面，本源量子有Qurator量子編程IDE，集成了量子編程框架和編譯器。
來自深圳的量旋科技則專注於製造桌面型的量子計算機。
一般來說，量子計算機體積龐大，且需要複雜的製冷設備，現階段罕有小型化產品。
而量旋科技基於核磁共振技術製造的量子計算機「雙子座」在常溫下運行、體積小巧，可以像桌上型電腦一樣放在桌上運行。
除實體硬體外，量旋科技也提供接入雙子座的量子云平臺。
目前，國內主要大公司也已經開展了量子計算的研究工作，華為和BAT均有布局。
早在2018年，華為就開始雲量子計算模擬平臺HiQ，可模擬全振幅42量子比特以上，成為當時業界領先的量子電路模擬雲服務。
人才方面，華為招入南方科技大學教授翁文康擔任量子計算軟體與算法首席科學家。
百度2018年宣布成立量子計算研究所，由雪梨科技大學量子軟體和信息中心段潤堯教授出任所長，直接向百度總裁匯報。
百度分別在兩個業務線中加入量子計算研究：AI平臺飛槳去年引入量子機器學習開發平臺量槳、量子計算研究所今年9月上線雲原生量子計算平臺量易伏。
騰訊在量子計算領域的研究更側重於實際應用，官網已經放出了量子云計算平臺和化學計算雲平臺，但暫時還未對外開放服務。香港中文大學終身教授張勝譽是該實驗室負責人。
阿里達摩院X實驗室下設量子實驗室，主要從事量子計算機、算法和物理模擬的研究。
現階段，阿里還沒有量子計算機硬體公布，但是阿里雲已經推出了量子開發平臺AC-QDP，以及背後由分布式計算平臺提供的量子計算模擬器太章。
密西根大學安娜堡分校計算機科學教授施堯耘是達摩院量子實驗室負責人。
在國際上，量子計算領域「高手如雲」，大型科技公司IBM、谷歌、微軟、霍尼韋爾等都有自己的量子計算機硬體和雲平臺。
另外還有IonQ、D-Wave等專門從事量子計算機開發的公司，這兩家公司的硬體都已經成功商業化，在市場上獲得了認可。
相比量子通信，量子計算技術百花齊放，各家實現的方式有超導電路、離子阱、核磁共振等等。
國內量子計算商業化的起步較晚。上面提到的D-wave公司早在1999年就已成立，IBM四年前就上線了量子計算模擬平臺。不過國內科技公司也在加快追趕步伐。