本文编译自日本经济新闻《量子覇権、せめぎ合う米中 Googleは29年に「汎用品」》

下一代高速计算机和量子计算机的研发竞争愈发激烈。中国团队正在激烈追逐诸如谷歌等美国公司，它们（指谷歌）计划2029年实现“第一梯队”。而日本的一些海外新兴企业以及富士通也在用自己的技术提高影响力，结合量子技术的计算可在新药研发、密码破译等方面打破现有技术的极限。因此，量子技术对产业发展和国家安全具有巨大影响。

“这是一个非常具有挑战性的尝试。”在今年5月举办的谷歌I/O开发者大会上，谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊(Sundar Pichai)公布了一项正在进行的量子计算机开发计划。其目标是在2029年之前建立一个商用量子计算机。

2019年，谷歌取得了“量子优越性”突破，即使用量子计算机在3分20秒内解决了最先进的超级计算机需要1万年才能解决的问题。不过，当时解决的是生成随机数的特殊问题，并不具有实用性。

量子计算的目标是实现能够解决现有计算机无法解决的难题的“通用量子计算机”。它旨在为气候变化问题的解决、阻止传染病大流行药物的创新开发铺平道路。

一直以来，人们认为需要20年实现完整的量子计算机。谷歌计划10年内完成。这一目标预计需投入数十亿美元。

相较于用数字电路实现比特0和1的经典计算机，量子计算机采用既能表示0 和1 的“量子比特”编码 。这样使得量子计算机不仅能将庞大的数据进行汇总处理，还能通过少量的计算得出答案。量子计算机能在几分钟内解决超级计算机需要运行上亿年才能解决的问题，具有巨大的破坏力。

然而，目前“不到100个”量子比特的量子计算机还不足以解决这些难题。谷歌计划将量子比特数增加到“100万个”，这就需要克服如何实现量子计算纠错等重大难题。克服了量子纠错这一最大难题。

随着量子比特数的增加，量子计算机的内部布线和控制就会变得更难。就像现在的计算机因为晶管的出现而取得了飞跃性的进步一样，量子计算机也需要“规模化”的技术革新。

为了克服这一难点，谷歌将在加州的圣巴巴拉建立一个新的研究基地，加强开发系统。

美国的IBM也在加速发展。它们计划在2023年将量子比特数从目前的65个增加到1000多个。为了不被谷歌打败，对错误的对应方案十分迫切。

世界上只有少数单位能够制造量子计算机，而美国拥有压倒性的优势。不过，虽然谷歌和IBM一直在引领由零电阻超导路线组成的量子计算技术研发，中国已经开始威胁其地位。
今年5月，中国科学技术大学潘建伟团队宣布开发了超导量子计算机“祖冲之号”。虽然它仍然在原型机水平，但量子比特数达到62位，处于世界领先水平。其研究结果发表在世界著名科学杂志《Science》上。

除了超导路线，中国科学技术大学在2020年还利用光子实现了仅次于谷歌的量子优越性。可以看出，中国的实力正在迅速增强。

一些商业巨头，比如阿里巴巴，也在研发量子计算机。2015年，它们与中国科学院联合成立“中国科学院-阿里巴巴量子计算实验室”。2018年开始提供量子计算云服务，并在扩大其发展范围。

如果量子计算机生产出突破性的电池和药品，企业的竞争环境将会彻底改变。随着它的不断发展，终将能打破当下互联网通信的加密体系，并影响到整个安全性体系。哪个国家能够掌握量子科技，就将拥有下一个科技霸权。

新兴势力的崛起也很明显。一个典型的例子是软银愿景基金投资的美国量子计算公司IonQ。他们正在研究一项利用带电原子（离子）制造量子比特的“离 子阱”技术。

离子方法具有非常好的稳定性。开展量子计算机相关业务的blueqat公司CEO凑雄一郎指出:“随着技术的迅速进步，全世界的关注度越来越高。”

根据波士顿咨询集团数据，到2050年，量子计算机有潜力产生高达8500亿美元的利润。即使那时候硬件还未完成，也有望在数年内实现部分产业的应用。因此，即使这些很早进入行业的企业之间竞争也十分激烈。

存在于日本的“模拟量子计算机” 富士通和日立

谷歌和美国其他公司正在研制一种基于“量子门”的量子计算机。日本的富士通于2020年开始了该方法的开发。它可用于通用计算，但开发难度高。

还有一种叫做“量子退火”的方法，有望尽快投入使用。该技术是基于东京工业大学特聘教授西森秀稔的研究而开发的，尤其在日本受到了很高的期望。由加拿大的D-Wave Systems开发市场，日本电气股份有限公司进行相关研发。这种量子计算机的特点是从大量的选项中高速搜索最优解，也被认为是一种特定的量子计算机。

能与量子退火方法竞争的是富士通、日立和东芝所关注的“伪量子计算机”。 它们的共同之处在于都能有效地找到了最优解，但区别在于量子模拟器是以现有的计算机技术作为硬件。“伪”这个字即表示它包含了量子退火的思想。

尽管“伪量子计算机”是一种特殊的计算机，它仍能在物流、医疗、金融等领域有广泛的应用。比如，制药公司PeptiDream 将利用富士通的伪量子计算机开发针对新型冠状病毒的治疗剂，具体而言是通过从大量化合物中筛选候选药物，让研究人员能多次重复实验，这样大幅缩短了搜索时间，把以往需要大约半年的时间压缩到了大约半天。

KDDI研发实验室则利用日立技术，从庞大的基站和频带的组合中将无线电波快速地分配给移动电话公司，时间减少到传统方法的1/2000。东芝已经开始验证用于股票市场的高速交易 (HFT)。