2023年中，量子計算產業現狀——

2023年上半年，量子計算（QC）領域取得了一系列重要進展和突破，顯示出量子計算技術的快速發展和商業應用的不斷拓展。在iCV TAnk近期發表的一篇報告中，團隊從制度進步、產業生態、投融資形勢、總結與展望四個方面對量子計算領域進行了系統而詳細的分析。

此篇報告回顧了上半年量子芯片、量子算法、量子云平臺等量子計算領域的重要成果和事件，全面分析了2023年上半年全球範圍內量子計算產業的發展現狀和趨勢，從技術、市場和政策三個方面梳理和評估了量子計算產業的主要特徵和挑戰（如量子糾錯、大模型、雲平臺、芯片、融資、政府支持、產學研合作和國際競爭等），並展望了下半年量子計算領域的發展方向和機遇。

報告團隊統計了來自《自然》、《物理評論快報》、《自然·通訊》、《自然·物理學》、《自然·光子學》、《PRX Quantum》、《科學》、《納米快報》、《ACS Nano》等國際知名期刊的相關論文，梳理並歸納量子計算領域下屬子模塊，關鍵詞包括量子計算、量子材料、量子比特和量子存儲。

自2023 年 1 月 1 日至 6 月 30 日，涉及量子計算的文章數量共計 171篇。

從通訊作者的發表機構所屬國家來看，美國以86篇論文的數量遙遙領先，佔發表論文總數的43%。這反映了美國在量子計算領域的科研實力和活躍程度。中國排名第二，共發表論文 18 篇，佔 9%，顯示了中國在該領域的不斷髮展和重要貢獻。其他國家如日本、德國、英國等也有多篇論文發表，說明這些國家在全球量子計算研究中較爲活躍，在一些特定領域具有較高的國際影響力。

上圖從量子比特數量、量子比特質量、軟件算法、人才培養、業務合作和未來規劃等多個維度對上市公司進行了評估。評價標準的分數介於 0 和 1 之間，其中 1 代表該維度的最高進步水平，0 代表相應維度的有限進步。

在科研面，報告團隊還列舉分析了量子糾錯、人工智能/機器學習的相關科研成果。

- 量子糾錯：企業與研究機構共同創造，推動績效提升

2023 年上半年，研究人員利用輔助量子比特、錯誤緩解方法和擴展表面碼邏輯量子比特等技術，有效降低了錯誤率和容錯閾值，提高了量子計算的可靠性和準確性。這些技術爲實現容錯量子計算提供了關鍵技術。他們還探索了不同類型的糾錯方法和策略，爲量子比特糾錯的研究和發展提供了新的思路和方向。

- AI/ML：量子模型與大模型的融合開拓了新的思維方式

這些成果對促進量子計算與人工智能領域的協同發展具有重要影響。人工智能在科學研究中的應用尚未完全展開，它在解決智能問題、情感和人機交互等方面具有巨大潛力。然而，現階段量子計算與大型人工智能模型的融合仍面臨諸多挑戰和問題，如如何克服量子系統的噪聲和不穩定性、如何適應不同類型的人工智能任務和數據、如何評估和驗證量子計算在人工智能領域的優越性等。

通過自然語言與人工智能互動，在解決問題和開發應用方面可能會有更多的可能性。目前的量子計算機仍面臨錯誤率和噪聲問題，需要更穩定、可控的量子比特來支持大規模機器學習任務。量子機器學習需要針對量子計算的特殊屬性進行算法設計和優化，還需要簡化和統一的編程框架來加速開發和應用。

- 量子比特傳輸速度和精度雙創世界紀錄

在2月8日發表在《自然·通訊》上的研究論文中，科學家們展示了他們使用稱之爲“UQConnect”的新技術，利用電場鏈路(electric field links)，使量子比特以前所未有的速度和精度從一個量子計算微芯片模塊移動到另一個。

最終，該團隊成功地傳輸了量子比特，成功率爲99.999993%，連接率爲每秒2424，這兩個數字都是世界紀錄，比以前的解決方案要高几個數量級。研究人員表示，這表明原則上可以將芯片組合在一起，從而製造出更強大的量子計算機。

-英特爾推出12Q硅自旋量子比特芯

6月16日，英特爾公司發佈了一種在主流CMOS工藝技術上構建的具有12個量子比特的量子芯片——Tunnel Falls。

Tunnel Falls量子芯片由12個量子點（或單電子晶體管）構建，可配置4至12個基於自旋的量子比特。其目的是讓研究實驗室用不同的拓撲結構來構建更大的系統——特別是測試量子比特的糾錯方案。

此外，英特爾已經開發出一種低溫探測儀，能夠在1.6K（開爾文）溫度下測試晶圓，這是略高於芯片運行所需的近零開爾文溫度。據該公司稱，測試一塊晶圓需要大約24小時——包括冷卻和探測時間。這在半導體加工方面是非常緩慢的，但對於一項新的和具有挑戰性的技術來說，這代表着巨大的成就。英特爾表示，就運行中的量子比特芯片而言，它在晶圓上實現了約95%的良率——對於這樣一種具有極端操作參數的新工藝技術來說，這是一個驚人的產量。

-Quantinuum 發佈最高量子體積的量子計算機

6月30日，量子計算解決方案商Quantinuum宣佈，其已通過“System Model H1-1”離子阱量子計算系統依次達成2^17（131072）、2^18（262144）和2^19（524288）量子體積的新記錄。這項新成就的達成比其規劃中實現的時間要至少快了一年。

-Infleqtion開發量子電路測量技術

Infleqtion（ColdQuanta）開發了一種用於中間控制和電路測量的技術，它可以保持在輔助讀出過程中被擱置的數據量子比特的相干性，從而避免了量子信息的丟失和破壞。

- 多項研究突破量子糾錯的“盈虧平衡點”

南方科技大學、深圳量子所、福州大學和清華大學的研究人員進行了一項實驗，利用定製頻率梳的脈衝來操縱輔助量子比特，提高了量子糾錯的效率，超過盈虧平衡點約 16%。谷歌量子人工智能採用了一種擴展面碼技術，通過將多個量子比特組合成一個邏輯量子比特，實現了量子糾錯的突破、降低了容錯閾值，超過了盈虧平衡點

-IBM開闢“量子計算的實用時代”

6月15日，IBM採用了一種名爲“誤差緩解”的方法，它可以在特定的 127量子比特 Eagle 處理器上準確獲得複雜量子電路的運行結果，並在不執行量子糾錯的情況下實現超越經典計算機的性能。

- 美國科學家開發全新量子比特

勞倫斯伯克利國家實驗室和 AQT 公司的研究人員開發出一種名爲 Fluxonium 的量子比特，它比廣泛使用的超導量子比特性能更好，相干時間更長，錯誤率更低。

-Terra Quantum 開發全新量子模擬器

Terra Quantum開發了一種量子模擬器，可利用量子力學原理模擬和優化工業化學器件的設計，計算效率可提高 45%。

這一軟件不僅適用於化工生產，還可用於機械工程、航空、汽車、材料科學和其他行業。

“這項模擬和優化工作是量子計算在化工行業應用的又一重大進展。這些結果已經說明了量子技術的巨大潛力，我們可以期待它在未來十年的發展，因爲它重新定義性能的力量將改變這個行業的所有方面。”

-英偉達發佈DGX Quantum 系統

英偉達™（NVIDIA®）發佈了 DGX Quantum 系統，該系統結合了 CUDA Quantum 和 1H00 NVL 技術，爲 GPT 等生成式人工智能大型模型提供了量子經典混合計算加速平臺。

- 中國學者頂刊發文證僞室溫超導

美國羅切斯特大學副教授Ranga Dias領導的研究小組聲稱在摻氮的氫化鑥中發現了近常壓室溫超導電性，但這一結果遭到了多個研究小組的反駁，其中包括中國南京大學教授聞海虎領導的研究小組，他們在《自然》雜誌上證明，這種材料即使在 40 萬個大氣壓下 2 K 的溫度也不會顯示出任何超導電性。

與 2023 年初發布的《2023 年量子計算產業展望》中的產業生態系統全景相比，本報告在多個細分領域進行了更新。

此外，在整體分類和結構上也做了新的調整。當前量子計算產業生態主要分爲使能技術、中游整機、量子計算雲平臺和應用合作四個部分。在使能技術方面，量子計算上游供應商可分爲三類，即量子比特環境（包括預冷系統、稀釋製冷機、真空系統等）、量子比特測控（包括測控系統整機、低溫電子設備、輸入輸出連接線、激光器、單光子探測器等）和芯片製造（包括芯片流片等）。在中游整機方面，量子計算中游可分爲三類，即硬件整機（包括超導、離子阱、光量子、中性原子、半導體等）、配套系統軟件（包括量子編程軟件、量子主機軟件等）和量子應用軟件（包括醫藥研發、金融服務、化工材料等）。量子計算雲平臺和應用合作是量子計算的下游，其中應用合作主要包括國防軍工、金融、醫藥、物流和材料等非量子計算 相關企業，這些企業一般都是各自行業的龍頭企業。

需要注意的是，有些整機企業是全棧量子計算機企業，其標識不再出現在軟件算法相關部分。此外，研究機構和大學 之外，研究所和大學也不在企業生態的考慮範圍之內。

全球量子產業聯盟成立時間及成員數量。美國、歐洲和中國是量子領域的三大強國，分別有1個、6個和2個聯盟。這些國家和地區在量子計算的研發和產業化方面擁有強大的投入和支持，並擁有許多企業、大學和研究機構參與。

2023年1H 美國、中國、德國、法國、英國、日本、加拿大的生態建設。如果政府有國家量子計劃或戰略，設立專門機構或辦公室來協調量子產業的發展，並且有明確的目標和大量的預算，那麼可以給該國1分；如果政府有一些部門或機構支持量子產業的研發，但沒有統一的規劃或策略，那麼國家可以給0.8分；如果政府只是偶爾或間接支持量子產業的研發，並且沒有專門的部門或機構來負責，那麼可以給該國0.6分；如果政府政策支持總體強度很低，且沒有專門的部門或機構負責，則可以給該國0.4分或更少。

後疫情時代經濟低迷持續，量子信息技術等前沿科技領域投資受到通脹率高企等諸多因素不利影響。在量子計算領域，2023年H1融資輪次、融資金額、融資交易筆數均較2022年上半年有所下降。

2023年上半年，量子計算領域共有21輪融資，其中種子輪融資最多（8輪），其次是A輪（5輪）、B輪（4輪）、非股權形式的融資和 未公開的金額均爲 2 輪。

與2022年上半年融資類型相比，有以下特點：一是融資筆數較去年有所減少，2023年上半年融資筆數爲21筆，去年同期融資筆數爲27筆；其次，融資類型比去年更加單一，種子輪、A輪、B輪、未披露和非股權形式的資助是2023年量子計算融資的主要類型，而去年同期，還有兩個 SPAC（D-Wave 和 Rigetti）。

不同技術路線的量子計算機公司的各輪融資。涉足量子計算產業的企業主要研究領域多元化，包括中性原子量子計算、光量子計算、超導量子計算、金剛石NV色心量子計算和量子軟件等。

從融資金額來看，2023年1H，量子計算總融資金額爲4.05億美元，較去年同期下降約64%。從融資企業所在國家來看，2023年上半年，已有13個國家、21家量子計算企業獲得融資。其中，融資金額最高的公司（1.09億美元）是法國中性原子量子計算公司Pasqal（2023年1月獲得1億歐元融資），其次是英國，融資金額爲1.04億美元 美元，涉及四家企業：Oxford Quantum Circuits (OQC)、QuanttrolOx、Quantum Motion 和 Oxford Ionics。

2023年H1各國量子計算企業融資情況。上半年，融資主要發生在歐洲量子計算公司。這些公司位於芬蘭、丹麥、德國、荷蘭、英國和法國等國家融資11輪，佔融資總額的48%；緊隨其後的是北美、加拿大和美國的量子公司，共進行了5輪融資。

2023年上半年，量子計算產業在全球範圍內取得重大進展和突破，展現出強勁的發展動力和創新活力。從技術、市場和政策角度來看，量子計算產業主要呈現以下特點和趨勢：

-以量子糾錯爲核心競爭力

-以大模型與量子計算結合爲新趨勢

-以量子計算雲平臺爲重要驅動力

各個國家和地區都在加大對量子芯片技術的投入和支持，涉及超導、離子阱、光學、中性原子、半導體等多種技術路線，形成了各自的優勢和特色。

其中，量子芯片技術是量子計算的物理載體，是量子計算領域的核心技術之一。不同的量子芯片技術路線有不同的優缺點和應用場景，因此需要根據不同的需求和目標進行選擇和優化。

報告的最後，團隊表示：“通過本報告，我們旨在爲讀者提供一個全面的瞭解，使他們能夠更好地掌握量子計算的重要性及其對未來的潛在影響。我們相信，本報告將爲科學家、工程師和企業家提供有價值的見解，併爲推動量子計算的發展作出貢獻。企業家提供有價值的見解，併爲推動量子計算的發展做出貢獻。”