1、2023全球量子計算產業發展展望乘風破浪2023年2月量子計算機是一種新型的、正在研發中的下一代計算機，量子計算因其強大的并行計算能力，將極有可能推動新一輪的信息科技革命。目前全球主要科技國均已開展相關技術研發，積極布局和發展量子計算產業。一旦實現大規模量子計算，將對目前的加密體系降維打擊，因此對于國家信息安全具有重要戰略意義。此外，其下游廣泛的應用前景未來很可能會改變銀行業、藥物研發、物流等行業的規則。2022年，量子計算的各技術路線未收斂的特點愈發明顯，各個路線均有不同程度上的突破，全球量子計算的先驅者們伴隨著量子糾錯的主趨勢，正快速穿越NISQ時代，其中超導量子比特數量有望在新的一年里進

2、入千位量子比特時代。2022年是“中性原子元年”，無論是在技術還是商業成熟度上，中性原子技術路線都呈現出跨越式的發展。我們很驚訝地發現，過去三年，每年我們都有一個主題，如2019年是“超導元年”，2020年是“離子阱元年”，2021年是“光量子元年”。我們也可以憧憬一下，2023年會是“半導體元年”嗎？然而，技術的快速發展并沒有帶來企業估值和融資的好消息，2022年全球整體融資增速出現了自2018年以來的首次放緩，市場機構的投資熱情和投資信心似乎出現了短暫的休整，這或許不是壞事，因為部分企業包括媒體在這幾年所吹起來的泡沫正好需要擠擠。2022年，各主要科技國不斷加強政策支持，加快布局量子計算已

3、經成為過去一年全球前沿科技發展的主旋律，其中以美國和中國兩強最為突出，他們之間的競爭與對抗也愈發積累。盡管我們不能準確預測量子計算在未來某年將會達到多高的量子比特數目、多低的計算誤差率以及會有哪些完全顛覆現有認知的應用，但從經典計算機的發展歷史中，我們可以清楚地認識到，人類對于算力的需求是永無止境的。因此，我們對全球量子計算機產業的未來仍然抱有極大的信心和熱情，量子計算機也必定會將人類的新征程推向星辰大海！序序言言ICV 前沿科技咨詢總監、高級副總裁：Jude Green聲明聲明本報告闡明的觀點力求獨立、客觀，不構成任何廣告。本報告數據以公開信息為主，以及對公開數據的整理。本報告版權歸ICV

4、TAnK和光子盒所有，其他任何形式的使用或傳播，包括但不限于刊物、網站、公眾號或個人使用本報告內容的，需要注明來源（2023全球量子計算產業發展展望.ICV TAnK&光子盒 2023.02）。使用本報告內容時，不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪減和篡改。未經書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制或發表。如征得同意進行引用、轉載、刊發的，需在允許范圍內。違規使用本報告者，承擔相應的法律責任。本報告引用數據、事件及觀點的目的在于收集和歸納信息，并不代表贊同其全部觀點，不對其真實性負責。本報告涉及動態數據，表達截至發稿時的情況，不代表未來情況。本報告中的信息或所表述的觀點均不構成投資

5、建議，請謹慎參考。如有其它問題，請聯系，。本篇報告由全球前沿科技咨詢機構ICV邀請中國量子科技平臺公司光子盒聯合研究和發布。感謝包括但不限于以下公司給予技術和素材的支持：量子計算編寫組量子計算編寫組20232023年年2 2月月致謝致謝20222022產業發展透視產業發展透視量子計算機量子計算機硬件硬件核心設備與器件核心設備與器件軟件、算法、云平臺軟件、算法、云平臺國家政策國家政策投融資投融資供應商評價供應商評價產業分析與預測產業分析與預測目錄目錄產業展望產業展望目錄目錄附件附件05051010212129295353585863637070767687872022產業發展透視012022產業

6、發展透視目前通用超導量子計算機的研制正處于跨越NISQ時代重要階段，主要圍繞提高廣度和深度兩個方面開展工作。廣度是量子比特數目，目前以IBM宣布的433433量子比特量子比特Osprey為最高；深度是指可以連續進行的高保真度多量子比特邏輯操作次數。離子阱系統則是美國政府資助最多的兩個量子計算研究方向之一。除通用量子計算機以外，離子阱還被廣泛應用于量子化學、相對論量子力學、量子熱力學等領域的量子模擬研究。光量子計算的Xanadu在2022年成功展示了量子計算優越性。2022年的最大驚喜來自中性原子量子計算機。3月由美國芝加哥大學創造，在實驗室環境下，中性原子實現了512512個量子比個量子比特特

7、。此外，8月由日本國立自然科學研究員實現6.5納秒超快雙量子比特門，打破了世界紀錄。半導體、金剛石NV色心、核磁共振以及拓撲路線在2022年也均有不同程度上的技術進展?；仡櫥仡?0222022年，無論是各硬件技術路線還是軟件開發與平臺的擴充，總體上量子計算行業仍處在年，無論是各硬件技術路線還是軟件開發與平臺的擴充，總體上量子計算行業仍處在早期快速發展的階段。早期快速發展的階段。仍在早期快速發展階段仍在早期快速發展階段Agnostiq發布了專門為量子計算和HPC技術設計的開源工作流編排平臺Covalent。騰訊量子實驗室發布的一款量子計算領域的開源軟件產品Tensor Circuit，它是面向有

8、噪聲中等規模量子計算（NISQ）的下一代量子計算軟件。QuEra Computing發布了公開測試版的Broqade程序，它是一個開源的Julia語言包，用于基于中性原子架構的量子計算和量子動力學，允許用戶在模擬模式下模擬量子處理器。超導超導離子阱離子阱光量子光量子中性中性原子原子其它其它與硬件各路線百花齊放所不同的是，量子軟件開源成為當前產業發展的主要特征之一。與硬件各路線百花齊放所不同的是，量子軟件開源成為當前產業發展的主要特征之一。目前由于開源軟件的開放性和基于社區的共享性使得源碼中經常包含很多漏洞，導致缺陷處理的成本大幅增加，阻礙了開源軟件的應用推廣。因此，當前研究的熱點之一是如何有效

9、、準確地發現軟如何有效、準確地發現軟件缺陷，并快速修復軟件缺陷。件缺陷，并快速修復軟件缺陷。1月7月5月美國美國中國中國加拿大加拿大62022產業發展透視隨著量子計算機各個路線研發工作的逐步推進，整機所需的上游硬件設備與器件選型逐漸清晰，隨著量子計算機各個路線研發工作的逐步推進，整機所需的上游硬件設備與器件選型逐漸清晰，同時，量子計算機的軟件系統也在不斷跟進，整個產業鏈上下游各環節的構成逐漸清晰與完善，各同時，量子計算機的軟件系統也在不斷跟進，整個產業鏈上下游各環節的構成逐漸清晰與完善，各環節的參與者也在逐漸增多。環節的參與者也在逐漸增多。產業鏈逐漸清晰與完善產業鏈逐漸清晰與完善圖表 1-1量

10、子計算產業鏈圖譜|Version Feb 2023注：產業生態圖內的公司LOGO除Google和Microsoft在整機和量子云平臺以不同形式LOGO出現，其余公司LOGO僅出現一次。部分整機公司為全棧量子計算機公司，業務包括軟件算法開發。72022產業發展透視積極探索下游應用積極探索下游應用量子計算基于量子力學的全新計算模式，具有原理上遠超經典計算的強大并行計算能力，為人工智能、密碼分析、氣象預報、資源勘探、藥物設計等所需的大規模計算難題提供了解決方案，并可揭示量子相變、高溫超導、量子霍爾效應等復雜物理機制。這是量子計算機為我們展現的強大力量，目前受限于真實量子計算機的研發進度，尚無法提供量

11、子計算機的強大算力來實現完整的量子應用，但目前完全可以開發各類垂直行業應用的量子算法，利用數字計算機的算力來驗證，從而為未來的實際應用做好積累和鋪墊。本源量子和復旦大學本源量子和復旦大學利用量子疊加態的并行計算能力設計出了一種新的分子晶體結構預測算法薩里大學薩里大學使用量子計算發現了二維材料的新階段，幫助格拉茨理工大學研究了作為二維材料極有前途的六方氮化硼（h-BN）。這些研究證明量子計算對于預測分子結構、開發下一代材料和電池等方面的巨大潛力?；瘜W化工領域化學化工領域CaixaBankCaixaBank和和D-Wave SystemsD-Wave Systems合作開發了量子混合應用程序，據稱

12、顯著減少了解決復雜金融問題的時間，改進了投資組合優化，提高了債券組合的內部收益率本源量子本源量子開發了量子mRMR算法，加速識別金融風控領域的債務違約。IBMIBM將量子計算引入法國金融業，國民互助信貸銀行與IBM合作培訓團隊并探索量子在金融服務的用例和概念驗證，計劃擴展法國的量子生態系統。金融領域金融領域主要是硬件和軟件開發工具包，目前上游的硬件設備與器件是最大構成部分，主要原因是目前全球各個公司和團隊都將研發整機原型機作為最主要的目標在努力推進，物理層研發突破是當前最重要的工作任務。主要是整機與操作系統軟件，以及算法和應用軟件。其中整機部分目前以超導、離子阱、光量子和中性原子等幾個技術路線

13、最為突出，如IBM在2022年完成了既定路線圖目標，實現了433433個量子比特芯片的制備，這是目前所有路線中最高量子比特數，離子阱也依舊保持著最高的雙比特門保真度，而2022年的最大驚喜來自中性原子量子計算機，其路線代表Cold Quanta以及Pasqal等公司在2022年均有著跨越式的發展。主要指量子計算主要的應用領域，當前已有多個細分行業領域的代表性企業與量子計算公司展開合作，共同探索應用開發，隨著量子計算機技術的逐步完備，特別是專用量子計算機的問世，將有望在5年內，實現實際的下游應用。上游上游中游中游下游下游82022產業發展透視商業拓展初步探索商業拓展初步探索IonQIonQ宣布與

14、空中客車公司合作，探索量子計算在航空航天服務和乘客體驗方面的潛在應用和優勢。雙方共同啟動了為期12個月的量子飛機裝載優化和量子機器學習項目，并將最終呈現出一個飛機裝載優化的原型（應用程序），為空客的開發人員和工程師提供指導。2022年，全球范圍內的量子計算整機仍然以原型機為主，我們仍處于NISQ時代的早期階段，量子計算機在實際應用和解決實際問題方面仍然沒有太多進展。雖然一項新技術的出現勢必引來資本和社會的追捧，泡沫的產生存在一定的合理性，但ICV還是要明確地告訴各方，量子計算機的研發仍處于早期階段，離實用化還很遠，全球范圍內可以驗證的應用幾乎都是在量子計算模擬器上進行的。ICVICV預計在預計

15、在20302030年之前，人類最有可能實現專用量子計算機，即相干操縱數百個量子比特，應用年之前，人類最有可能實現專用量子計算機，即相干操縱數百個量子比特，應用于組合優化、量子化學、機器學習等特定問題，指導材料設計、藥物開發等。于組合優化、量子化學、機器學習等特定問題，指導材料設計、藥物開發等。目前全球量子計算機公司包括科研院所在積極探索自己的盈利模式，主要如下：提供量子計算云服務提供量子計算云服務由于量子計算機建造成本高、維護費用高、占地面積大、運行環境苛刻，對于大多量子計算的潛在用戶來說，使用云計算的方式接入量子計算機更為經濟和方便。目前大部分具有量子計算硬件的公司都開發了云平臺，IBM是第

16、一個開發量子計算云平臺且當前運營較為成功的案例，除此之外，絕大部分量子云平臺訪問量堪憂。提供量子計算整機提供量子計算整機目前購買量子計算機整機的行為幾乎為各個國家主導，有能力購買單位主要是各國軍方與國家級科研機構。量子計算機目前距離實用化還需要時間等待，市場上出現的購買整機行為，一方面為量子計算機公司提供收入、給予支持，另一方面也是國防軍事部門的積極介入，以期加速推進實用化進程。提供行業的量子方案提供行業的量子方案量子計算機未來強大的能力也吸引著下游行業客戶在當前開始參與進來，比如金融客戶就非常有迫切需求為未來技術提前布局，目前部分量子計算機公司可以為這類行業客戶提供適合的服務方案，如量子算法

17、、模型優化、蒙特卡洛模擬等。目前此類合作多為戰略性合作，量子計算機公司與行業客戶共同開展某個課題的研究，這對未來的具體的行業開展有著很好的前期積淀作用。航空航天領域航空航天領域902量子計算機量子計算機硬件超導量子計算路線：超導量子計算路線：在過去的一年里仍然是最為矚目的路線，技術突破也最為迅猛，在所有路線中位于榜首。IBM如期發布433量子比特的Osprey處理器，嚴格按照技術路線圖推進，預計2023年將達到1000量子比特。離子阱量子計算路線：離子阱量子計算路線：在量子比特的質量方面取得進展，量子體積屢創新高，SPAM保真度世界第一，更是創造了保真度高于物理量子比特的邏輯量子比特。光量子計

18、算路線：光量子計算路線：代表企業Xanadu，通過使用最新的可編程光量子計算機Borealis完成高斯玻色采樣實驗，展示了量子計算優越性。中性原子量子計算路線：中性原子量子計算路線：主要公司均已突破100量子比特，ColdQuanta、Pasqal等獲得巨額融資，商業化進程加快，在量子模擬中體現出的優勢也愈發明顯。半導體量子計算路線：半導體量子計算路線：Intel所研發的半導體量子比特芯片良率達到95%，同時刷新硅自旋量子比特數量的新紀錄12個。拓撲量子計算路線：拓撲量子計算路線：微軟通過馬約拉納零能模和可測量的拓撲間隙創建和維持量子相位的能力，消除了產生拓撲量子比特的最大障礙。2022202

19、2年，量子計算的發展成果呈現多元化特征，量子比特數量、門保真度、量子體積、相干時間年，量子計算的發展成果呈現多元化特征，量子比特數量、門保真度、量子體積、相干時間等關鍵指標均突破原有記錄，糾錯、控制等方面也取得較大進展；等關鍵指標均突破原有記錄，糾錯、控制等方面也取得較大進展；ICVICV對超導、離子阱、光量子、中性對超導、離子阱、光量子、中性原子、硅自旋、拓撲等主要六種技術路線的發展態勢進行總結和分析。原子、硅自旋、拓撲等主要六種技術路線的發展態勢進行總結和分析。目前硬件層面的主要發展方向還是著重于增加量子比特數量、密度和連通性，提高量子比特的質量，包括更好的相干時間和門保真度；以及設計和實

20、施新的架構，包括3D設置和新的組裝技術；還有開發可組裝和集成大型量子處理器的工業規模制造設施；演示不同量子計算機之間的互聯和信息交換等。目前量子計算的多種技術路線邊并駕齊驅，各自展示著自己的優勢，每條路線都有機會目前量子計算的多種技術路線邊并駕齊驅，各自展示著自己的優勢，每條路線都有機會大放異彩。大放異彩。11量子計算機硬件圖表 2-1 量子計算硬件路線圖|Version Feb 2023SuperconductingSuperconductingNeutral AtomNeutral AtomSemiconductorSemiconductor101010102 210103 310104

21、410105 510106 6Qubit NumberQubit Number10107 72020202020212021202220222023202320242024202520252026202620272027202820282029202920302030YearYearPhotonicPhotonic2020 2121 2222 2323 24242525 2626 2727 28282929 3030101010106 610105 510104 410103 310102 210107 7Squeezed-State QubitsSqueezed-State QubitsTr

22、apped IonTrapped Ion2020 2121 2222 2323 24242525 2626 2727 28282929 3030101010106 610105 510104 410103 310102 210107 7Logic QubitsLogic QubitsYearYearYearYear圖表 2-2 量子計算發展階段Experimental Stage20192019Demonstration Stage 20282028Application StageNISQNISQQuantum Quantum AdvantageAdvantageECQECQ20352035

23、400+Qubits4000+Qubits10K-100K Qubits100K+Qubits1-53Qubits12量子計算機硬件當前IBM公司引領著全球超導量子計算的技術發展，從當前的發展態勢來看，包括Google在內的其他超導量子計算公司短時間內很難超越，IBM也代表了美國在超導量子計算機領域的國際地位。IBM宣布推出的433433量子比特量子比特OspreyOsprey，除量子比特數量的領先外，其多級布線，為信號路由和設備布局提供了靈活性。這種將讀出和控制所需的導線和其他組件分離到各自層上的布線有助于保護脆弱的量子比特免受破壞，幫助處理器納入更多的量子比特。與芯片Eagle相比，Osp

24、rey擁有兩個更主要優勢：一個是用柔性帶狀電纜取代了IBM以前的量子處理器所使用的同軸電纜，同時還加入了集成濾波功能，以減少噪聲和提高穩定性。該柔性帶狀電纜適用于低溫環境，電阻和熱阻是量身定做的，以幫助微波信號傳輸，同時不傳導可能干擾量子比特的太多熱量。這使得芯片的連接數量增加了77%77%，幾乎是之前線纜的兩倍，更有助于擴大其量子計算機的規模。另一個優勢是新一代的測控系統，該裝置用于發送和接收進出量子處理器的微波信號，較之前一代更為專業，也更適合量子設備，可以產生計算需要的確切信號以及頻率。未來，IBM將專注于以下兩個以硬件為中心的大型項目。一個是涉及量子處理器之間的各種類型的通信：實時經典

25、、芯片到芯片量子門（量子多芯片模塊）和遠程量子通信以量子為中心的超級計算機的基本組成部分；另一個是引入低溫 CMOS 測控。超導量子計算超導量子計算IBMIBM遙遙領先遙遙領先以糾錯為核心以糾錯為核心2019年，Google首次實現量子優越性所使用的“懸鈴木”量子處理器是5353個量子比特個量子比特，2022年已經擴展至7272量子比特量子比特。與IBM不同，盡管Google量子比特數遠不如IBM，但他們更關注量子比特的質量，在量子糾錯方面已取得持續進展。Google采用5碼距的表面碼在擁有7272個個transmon量子比特和121121個個可調諧耦合器的“懸鈴木”設備上實現了糾錯。更為重要

26、的是，以往的糾錯研究隨著比特數的增加，錯誤率會提高，都是“越糾越錯”，而這次Google首次實現了“越糾越對”。也就是說，突破了量子糾錯的盈虧平衡點，這是量子計算“萬里長征”中的重要轉折點，為實現通用計算所需的邏輯錯誤率指出了全新途徑。IBM目前的重六邊形二維量子比特陣列，每個量子比特都以某種重復模式連接到芯片表面上的其他附近的量子比特。同時IBM已經開始研究在芯片上的遠距離量子比特之間建立連接，以及在這些連接之間進行交叉，這可能為以后實現高效容錯代碼的機器鋪平道路。13量子計算機硬件總的來說，總的來說，20222022年超導量子計算技術路線的成果主要集中于門速度、門保真度、信號的讀取、年超導

27、量子計算技術路線的成果主要集中于門速度、門保真度、信號的讀取、相干時間以及量子比特數量方面。相干時間以及量子比特數量方面?？梢灶A見，超導路線在IBM的帶領下，在未來3年仍將持續領跑其他技術路線。但同時，該技術路線仍有很多困難要克服，更遠的將來是否會繼續保持領先地位仍未可知。離子阱量子計算離子阱量子計算向容錯量子計算機邁進向容錯量子計算機邁進離子阱的一大優勢就是天然離子具有全同性，所以它們的相干時間特別長，并且門保真度也非常高。在此基礎上，2022年，離子阱量子計算技術路線的主要成果之一為繼續提高狀態制備和測量（SPAM）保真度。主要成果來源于Quantinuum和IonQ兩家量子企業。兩家公司

28、將SPAM保真度，分別提高到了99.9904%99.9904%、99.96%99.96%，處于行業的領先水平，這也得益于離子阱相較于其他技術路線在保真度上的天然優勢。更重要的是，霍尼韋爾旗下量子計算公司Quantinuum通過實驗首次演示了在兩個邏輯量子比特之間的糾纏門，并以完全容錯的方式完成實時糾錯；首次演示了比相應物理電路具有更高保真度的邏輯電路；這一里程碑式的成就標志著邏輯量子比特性能優于物理量子比特這是邁向容錯量子計算機的關鍵一步。探索擴展量子比特的方式探索擴展量子比特的方式提升離子阱互聯能力、擴展系統比特數目，是離子阱企業殊途同歸的發展方向。2022年初，IonQ宣布將在新系統中使用

29、鋇離子，取代此前的鐿離子，因為它更適合光子離子糾纏。該公司于3月發布其最新一代的量子系統IonQ Forte，包含3232個量子比特個量子比特，擁有能夠處理多達4040個單獨離子量子比特的AOD系統。離子阱體系本身存在擴展難的問題，但隨著IonQ提出了多核架構，未來12年離子阱量子計算機也將突破突破100100量子比特量子比特。2023年1月，Entangled Networks團隊加入IonQ，主要從事下一代網絡量子計算機架構和全棧式量子編譯器的研究。這項收購支持IonQ通過在多個分布式量子處理器上實現計算來構建大規模量子計算機的努力。除了量子比特數可以衡量量子計算機的性能外，其他參數，包括

30、相干時間、計算速度、線路深度、錯誤率、連通性等同樣可以很好地表示量子計算機性能的好壞。離子阱的最大優勢可以在QV這個指數上體現出來（離子阱路線目前最大量子體積（QVQV）達到了81928192，也是所有量子計算機路線中最大的）。首先是它的量子比特間的全連接度，其次是它的退相干時間長；這兩個優勢目前彌補了量子比特數目少的缺陷。14量子計算機硬件光量子計算光量子計算探索多樣的技術路線探索多樣的技術路線現在所使用的是在一個阱中做的量子比特，技術是離子受激光照射后發出光子、光子離子糾纏、將糾纏光子傳送到另一邊以使兩個離子阱進行糾纏。IonQ的方案中，“離子不動，光動”，就是說聲光調制器在離子阱外面尋址

31、不同離子。使用的是QCCD架構：利用分段式的離子阱，內部離子可以在里面來回穿梭、在不同的區域尋找激光進行相互作用；“光不動，離子在里面動”。各項指標均有所突破各項指標均有所突破在量子計算優越性展示方面，2022年6月，光量子計算的代表企業Xanadu，通過使用最新的可編程光量子計算機Borealis，完成高斯玻色采樣實驗，展示了量子計算優越性。該公司的下一個目標是建立一個能夠擴展至100100萬量子比特萬量子比特的容錯和糾錯的量子計算機。同樣有此目標、且累計融資達6.656.65億美元億美元的PsiQuantum公司，2022年在糾錯量子計算架構方面取得一定突破，但并未推出任何產品或樣機。Io

32、nQIonQ路線的優點是離子可以簡單地實現相互作用，路線的優點是離子可以簡單地實現相互作用，QuantinuumQuantinuum的技術路線若想達到這個效果，的技術路線若想達到這個效果，就需要把對應離子就需要把對應離子“挑挑”出來到相應區域，再去和激光相互作用；出來到相應區域，再去和激光相互作用；QuantinuumQuantinuum著重解決的是單個著重解決的是單個離子阱里容納更多的離子的問題。離子阱里容納更多的離子的問題。AQT的19英寸機架由光學機架以及“陷阱”機架構成，包含了光學系統，通信和讀出系統，放大器和電子設備，光纖路由和交換器以及其他核心模塊。其中光學機架主要包含光產生，切換

33、和路由模塊以及相關的電子設備，包含相干射頻（RF）和數字信號生成模塊，“陷阱”機架容納主要的陷阱模塊以及相關的驅動電子設備以及通信和遠程控制集線器。不同于Quantinuum的QCCD 架構，AQT的架構雖然相干時間較短，但更容易集成光學系統。擁有中國具有自主知識產權的ARTIQ（量子物理學高級實時基礎設施）架構量子計算測控系統QuSoil。該架構系統是量子信息實驗的尖端控制和數據采集系統，也是目前全球最先進且使用最廣泛的量子測控系統之一，未來有望通過該架構體系建立通用的平臺。15量子計算機硬件中性原子量子計算中性原子量子計算在光量子處理器方面，荷蘭光量子計算公司QuiX Quantum于20

34、22年3月推出新的2020量子模式量子模式（qumode）處理器。這是一種基于連續變量（CV）的光量子處理器，不同于PsiQuantum的路線，后者是采用離散的光子量子比特。在糾纏光子的數量方面，8月美國馬克斯普朗克量子光學研究所（MPQ）成功地以明確的方式有效地糾纏了1414個光子個光子，創造了新的世界紀錄。高維光量子計算顯露優勢高維光量子計算顯露優勢2022年3月，北京大學團隊實現了高維（quantum dit，quditqudit）量子計算芯片，在大規模集成硅基光量子芯片上實現了高維量子位初始化、操作和測量器件的單片集成，通過編程重構該量子處理器，運行了上百萬次高保真度量子操作，執行了多

35、種重要的高維量子傅里葉變換類算法，進而證明了高維量子計算具有比二進制量子比特（quantum bit）編碼的量子計算更大的計算容量、更高的計算精度和更快的計算速度等顯著優勢，有望加速構建大尺度光量子計算機。利用光量子的高維量子態做計算總的來說并不是一項非常新的技術。早在2019年8月，奧地利科學院和維也納大學的團隊（Anton Zeilinger）就首次成功地傳送了三維量子態，即高維量子系統可以傳輸比量子比特更多的信息，這將有助于將量子計算機與量子比特以外的信息容量連接起來。光量子的高維量子態主要是用光的路徑來進行編碼，如編碼在4條路徑上來形成4維量子態；區別于多自由度，比如兩個光子同時對其角

36、動量、偏振、路徑等同時進行編碼。光量子做高維量子計算主光量子做高維量子計算主要有三方面的優勢：要有三方面的優勢：該技術的一個主要優勢是可以將多種類型的光鑷（其中一些可以快速移動）與它們攜帶的原子結合起來。該路線目前已經利用光鑷技術建立了由200200多個多個中性原子組成的陣列，并且正在迅速結合新的和現有的技術，將這些原子變成完全工作的量子計算機。這種光鑷使得該技術比其他平臺（如超導體）更加靈活，可以與更大范圍的原子互動，而在超導體中，每個量子比特只能與芯片上的直接鄰居互動?？梢詼p少損耗。在減小或保持損耗的情況下，能夠把希爾伯特空間做大；簡化量子門的構建與編譯。在量子計算中，要實現一個二維的不可

37、逆門，比如與或非這樣經典操作的門，可以把它擴展到三維的量子位，用多余的量子位去存儲在計算過程中冗余的信息，讓門變成可逆，就可以更好地實現這樣一個操作；一次可以輸入更高維度的信息。即在相位估計中，用迭代相位估計的方法，迭代一次可以得出4位，相當于芯片跑一次就可以得出4位的結果。這不僅是在計算過程中將體系變大了，而且每次得到的結果與能輸入的結果也都變多了。此外跟經典結合的時候，高維量子計算也會有一些優勢。16量子計算機硬件20222022年年“中性原子元年中性原子元年”2022年，各個路線量子計算機均有一些頗為亮眼的表現，但中性原子路線的量子計算機可以說是2022年度不折不扣的年度黑馬，主要成果包

38、括原子比特數的刷新、相干時間和最快雙量子比特門速度、大規模原子量子處理器的發布等，無論是在技術還是商業成熟度上，都呈現出跨越式的發展。中性原子路線在過去的一年取得了如此令人驕傲的進展絕非偶然。究其根本原因，主要是量子計算機在其量子比特數量、容錯能力、相干時間等各項技術指標尚不具備實現通用量子計算之前，專用量子計算機或將成為量子計算領域近期的主要發展目標。超導等路線作為通用的量子計算路線，可以與中性原子一樣去做量子模擬。但中性原子路線比超導路線做量子模擬機的優勢就在于原子的天然哈密頓量之間的相互作用。對于同樣的問題，處理得到同樣的結果，中性原子路線并不需要龐大且昂貴的稀釋制冷機來為芯片提供超低溫

39、環境，當然光量子計算也有同樣的發展優勢。在專用量子模擬機上優勢明顯在專用量子模擬機上優勢明顯技術原理多領域通用技術原理多領域通用中性原子技術的應用場景也是多樣的，其細分路線中的里德堡原子可以在量子通信中做原子天線、在量子計算領域做芯片，以及在量子精密測量領域也有廣泛的應用。除此之外，另一條冷原子路線還可以用來做量子中繼以及量子存儲器。綜上所述，中性原子以其廣泛的應用前景也間接地帶動了關于其科研以及商業化的進程，促進綜上所述，中性原子以其廣泛的應用前景也間接地帶動了關于其科研以及商業化的進程，促進了該路線的高速跨越式發展。了該路線的高速跨越式發展。美國芝加哥大學美國芝加哥大學團隊就成功在實驗室中

40、利用中性原子體系實現了創紀錄的512512量子比特量子比特；美國美國Atom ComputingAtom Computing的中性原子量子計算機Phoenix實現了相干時間超過當前操作時間1010萬倍萬倍，為4040 7 7秒秒，為中性原子商業平臺上有史以來最長的相干時間；日本國立自然科學研究所日本國立自然科學研究所成功地執行了世界上最快的雙量子比特門操作時間僅6.56.5納秒納秒；法國法國PasqalPasqal宣布推出324324個個原子（量子比特）的量子處理器，這是2022年11月之前全球量子比特規模最大的量子處理器（之后在11月被IBM的433量子比特的超導量子計算機芯片打破）。202

41、2年年末實現了一些商業化進展：QuEra在AWS上推出256256量子比特量子比特模擬量子處理器，QuEra的QPU是亞馬遜Braket上第一個能夠進行“模擬哈密頓量模擬（AHS）”量子計算范式的設備；M Squared公布了英國第一臺商用中性原子量子計算機的原型機Maxwell系統。3月8月5月9月17量子計算機硬件半導體量子計算半導體量子計算保真度實現突破保真度實現突破新南威爾士大學、代爾夫特理工大學以及新南威爾士大學、代爾夫特理工大學以及RIKENRIKEN在自然雜志同時刊登了三篇關于硅量子計算的論文，并且全部實現雙量子比特門保真度99%99%以上，超越了量子計算表面碼糾錯編碼的容錯閾值

42、，跨進容錯量子計算的門檻，展示了硅基半導體量子點體系實現容錯量子計算的可行性。日本理化學研究所（日本理化學研究所（RIKENRIKEN）研究人員展示了硅自旋（半導體量子點）三量子比特計算系統中的糾錯，相關研究以使用硅自旋量子比特進行量子糾錯為題，發表在自然雜志上。這是半導體量子計算首次實現糾錯，為邁向大規模量子計算機奠定了基礎。代爾夫特理工大學代爾夫特理工大學量子計算研究所QuTech創建了一個六自旋量子比特的硅芯片，該芯片在通用操作、狀態準備和量子比特的測量方面取得了可觀的保真度，同時與其他架構相比，錯誤率有所下降，這是朝著創建基于硅的容錯量子計算機邁出的寶貴一步走向可擴展性走向可擴展性當前

43、半導體量子芯片的擴展性一直是該路線研究的難點之一。當前半導體量子芯片的擴展性一直是該路線研究的難點之一。20222022年，半導體路線解決了諸多年，半導體路線解決了諸多難題，在傳輸方式、工作溫區以及量子比特數量上都取得了很大的階段性進展。難題，在傳輸方式、工作溫區以及量子比特數量上都取得了很大的階段性進展。目前硅基量子技術的優勢在于利用了類似小芯片中集成數十億個晶體管的半導體納米結構，因此可以利用當前成熟的半導體技術：得益于硅基自旋量子比特與成熟的納米加工技術的兼容性，半導體量子計算在過去的一年，容錯上進展明顯。1月8月9月9月德國亞琛工業大學和于利希研究所成功地將電子（量子信息的載體）在一個

44、半導體量子芯片上傳輸了幾微米，他們的“量子總線”（quantum busquantum bus）可能是未來擴展到數百萬量子比特的關鍵部件。18量子計算機硬件目前硅基技術的主要挑戰是每個量子比特的質量不一樣，這也是科學家致力于解決的主要困難?；诋斍耙褜崿F的技術狀況來看，下一步硅半導體量子計算的核心研究任務依舊是如何采用現代半導體工業產線技術實現多量子比特耦合和普適量子邏輯門操控，從而構建大規?？蓴U展的硅量子芯片，實現可容錯的量子計算原型機。2022年對量子計算來說是一個積極和充滿希望的結束。研究電子輸運，開發容錯的自旋量子比特系統，以及通過使用傳統電子技術模擬量子結構，可能成為規避量子力學定律

45、所帶來的限制、將量子計算機帶出實驗室、進入現實世界和解決現實世界的復雜問題的關鍵。持續探索新材料持續探索新材料拓撲量子計算拓撲量子計算拓撲量子計算作為當下炙手可熱的一個技術路線，其優勢是硬件層面的糾錯。原理比較復雜，簡單來說，量子比特是一個單獨的個體，與其他量子比特相互作用，是很容易出錯的，而且量子比特數越多，越容易出錯，出錯了信息就可能丟失。但拓撲量子計算機是將幾個量子比特組成起來形成一個固定結構，無論受到外界何種干擾，不會造成信息丟失。對于拓撲量子比特來說，目前研究最多的馬約拉納費米子只是一種預言的費米子，它的反粒子就是它本身。但馬約拉納費米子仍未在自然界中找到，因此科學家們希望制造一種叫

46、做馬約拉納零能模的任意子。與自然存在于真空中的電子或光子等基本粒子不同，馬約拉納任意子需要在混合材料中產生。目前構成拓撲量子計算可能的系統有三大類：分數量子霍爾、拓撲超導體以及拓撲絕緣體分數量子霍爾、拓撲超導體以及拓撲絕緣體。目前科學家所實驗出來的代表材料分別為GaAs/AlGaAs、Pb上的Fe原子鏈以及非阿貝爾Jackiw中的Rebbi（-like）模式（僅提案）。IntelIntel在芯片的生產研究方面達到關鍵里程碑。該半導體量子比特芯片良率高達95%95%，同時刷新了硅自旋量子比特數量的新紀錄達到了1212個個，超過此前自然雜志報道的6個量子比特。這意味著硅自旋量子比特芯片已經非常接近

47、量產，是朝著商業量子計算機所需的數千甚至數百萬量子比特邁出的關鍵一步。澳大利亞的澳大利亞的Archer MaterialsArcher Materials宣布在開發其12CQ芯片方面取得了“階躍式變化”進展，該芯片目前能夠在室溫下檢測量子比特材料中的量子信息，該突破為半導體量子計算未來拓展到常溫打下了堅實的基礎。10月10月19量子計算機硬件瑞士保羅謝勒研究所瑞士保羅謝勒研究所比較了兩種半導體及其氧化物層下方的電子分布。研究人員使用“軟X射線角分辨光電子能譜”（SX-ARPES）研究方法，比較了砷化銦和銻化銦及其天然氧化物層。最終證明了銻化銦在其氧化層下方的電子密度特別低，有利于在納米線中形成

48、拓撲馬約拉納費米子，這意味著銻化銦比砷化銦更適合用作拓撲量子比特的載體材料.瑞士保羅謝勒研究瑞士保羅謝勒研究所開發出“拓撲量子比特”。通過利用不同半導體和超導材料薄膜中產生的奇異電子態，研究團隊能夠創建定義為“拓撲量子比特”的新物質，并最終證明了銻化銦具有在納米線中形成所需拓撲馬約拉納費米子所需的特性。從氧化物層下的電子分布的角度來看，銻化銦更適合作為拓撲量子比特的載體材料。中國科學院物理研究所中國科學院物理研究所對鐵基超導體LiFeAs進行了更加細致而深入的研究，發現應力可以誘導出的大面積、高度有序和可調控的馬約拉納零能模格點陣列。美國芝加哥大學美國芝加哥大學科學家發現了用于拓撲量子計算機的

49、新材料MnBi6Te10，可用于創建電子可以沿其移動的量子高速通道。這些電子通道可能有助于連接強大、節能的量子計算機的內部組件。拓撲相的特征是基態的長程糾纏，傳統實驗探針不容易獲得。2022年3月，微軟Azure Quantum團隊提出的“拓撲間隙協議”（TGP）解決了這個困難，作為通過量子輸運測量確定拓撲相的標準。如果能夠通過該協議，就證明存在拓撲間隙。為此，他們設計了一種設備：拓撲超導線的末端有馬約拉納零能模。線的兩端都有一個實數費米子算符。最終，微軟團隊在這個設備上測量到了超過30eV的拓撲間隙，消除了產生拓撲量子比特的最大障礙。這些里程碑式的技術進步，都是未來制造拓撲量子計算機的關鍵原

50、理步驟。拓撲量子計算非常依賴于任意子的融合和編織（拓撲準粒子的兩種原始操作），而拓撲間隙控制著物質的基本狀態為這些操作提供的容錯能力。因此不論是微軟通過馬約拉納零能模和可測量的拓撲間隙創建和維持量子相位的能力，消除了產生拓撲量子比特的最大障礙，還是普林斯頓大學所研究的分數量子霍爾效應?；谕負淞孔颖忍氐牧孔佑嬎銠C都將比其他已知量子比特構建的機器表現更為穩定?？偟膩碚f，拓撲量子計算的研究目前還停留在基礎研究領域，很難甚至不能斷定研究的哪個系總的來說，拓撲量子計算的研究目前還停留在基礎研究領域，很難甚至不能斷定研究的哪個系統，以及該方向是否值得研究。但從長遠利益的角度上來看，具有容錯特性的拓撲量子

51、計算的研究，統，以及該方向是否值得研究。但從長遠利益的角度上來看，具有容錯特性的拓撲量子計算的研究，應該得到更多鼓勵。應該得到更多鼓勵。1月2月6月11月技術原理取得突破技術原理取得突破2003核心設備與器件核心設備與器件硬件系統中，mK級稀釋制冷機（包含GM脈管預制冷設備）以及微波控制電路系統（包含一體化量子計算測控系統、射頻微波線纜、低溫電子器件、射頻微波儀器儀表等）是超導或半導體量子計算機的核心設備。射頻微波線纜（同軸電纜、柔性電纜等）是連接處于低溫的量子芯片和處于室溫的測控系統之間的橋梁，低溫電子器件則又包含低溫耦合器、低溫低通濾波器、低溫隔離器、紅外濾波器、低溫放大器等細分部件。對于

52、量子比特控制與測量，根據其技術路線不同，量子計算測控系統主要分為兩大類型：一類是光學系統，包括光子源、單光子探測器、激光機等部分。主要負責光量子、離子阱以及中性原子等路線量子計算的測控；另一類是微波控制電路系統，主要包含任意波形發生器、鎖相放大器等一系列微波器件。該系統主要負責超導以及半導體量子計算的測控（也負責如離子阱、中性原子、金剛石NV色心等路線的控制）。目前，能達到mK極端低溫的技術包括在空間科學衛星上應用比較廣泛的絕熱消磁制冷器，以及在地面實驗研究和空間科學衛星上也已經成熟的吸附式制冷機。在這些極端低溫技術中，吸附式冷卻器可以滿足250mk250mk以上以上溫度區的任務要求，但絕熱消

53、磁制冷器結合吸附式冷卻器或其他預冷方法可以滿足250mk250mk以下以下溫度區的要求。稀釋制冷機在不同低溫領域均有應用，量子計算機則為其主要應用領域。其中超導量子計算機、半導體量子計算機以及拓撲量子計算機對稀釋制冷機有較高的低溫要求，且目前稀釋制冷機的主要主要工作溫度區間工作溫度區間為5mk-4k5mk-4k之間。當前其他類型的超低溫冷卻器可以達到幾乎與稀釋制冷機一樣低的溫度，但它們不適合用于量子計算，而是適用于預冷，如絕熱退磁冷卻器，它是一次性的低溫方法，不能提供持久的低溫環境，不適合直接用于支持量子計算和量子模擬。通常情況下，對于拓撲量子計算的研究大多是由稀釋制冷機來為其創造接近0K0K

54、的溫度，而更低溫則是由絕熱核退磁制冷機經過稀釋制冷機預冷，來達到凝聚態中的最低溫度，這也是將宏觀物體冷卻到微開爾文（KK）的唯一方法。稀釋制冷機稀釋制冷機目前唯一適合量子計算機的制冷技術目前唯一適合量子計算機的制冷技術破除體積限制是當前研發重點破除體積限制是當前研發重點2022年3月，美國丹佛初創公司Maybell Quantum推出了為下一代量子計算機提供動力的低溫平臺Icebox稀釋制冷機。該機器在十分之一的空間中支持的量子比特數量是原來的三倍十分之一的空間中支持的量子比特數量是原來的三倍，且制冷機中有45004500條條超導柔性線。這是第一個帶門的系統，可以在不拆開它的情況下訪問量子比特

55、。22核心設備與器件IBM于2021年公布了他們的“黃金眼（Goldeneye）項目”，即為量子計算機造一臺前所未有的超大稀釋制冷機包含1.71.7立方米立方米的實驗容積，可以將比三個家庭廚房冰箱更大的容積冷卻到比外太空更冷的溫度，而之前的制冷機在0.4-0.70.4-0.7立方米立方米的范圍內。后于2022年9月成功地將“黃金眼”冷卻到工作溫度（25 25 mKmK），并在內部連接了一個量子處理器。12月，美國能源部費米國家加速器實驗室的研究人員宣布他們正在建造Colossus，建成后它將成為迄今為止mK溫度下最大、最強的稀釋制冷機，黃金眼僅為Colossus容積的三分之一三分之一。這臺巨型

56、制冷機將能夠容納數百到數千個高度相干的腔和量子比特，為標準商業稀釋制冷機在該溫度下冷卻能力的1010倍倍和體積的1515倍倍。然而，由于其像一個倒置的婚禮蛋糕，最大直徑約為2米，包含七個直徑、每一直徑越來越小、溫度越來越低，且需要將這些盤子相互懸掛，形成Colossus的低溫結構，這些成為目前Colossus的建造面臨的挑戰。2023年，對于中國來說，10mK以下的稀釋制冷機的禁運將迫使其加速自主研發的進程。中國目前除中科院物理所的姬忠慶團隊在無液氦稀釋制冷機上率先實現了8mk8mk的溫度外；中電科十六所的稀釋制冷機有了階段性的突破，其連續循環工作溫度達到9.3mK9.3mK；中船重工鵬力超低

57、溫稀釋制冷機目前采用GM制冷機作為預冷冷源，最低溫度也達到了12mk12mk（連續運行）。中國當前稀釋制冷機自研道路上的難點主要包括研制稀釋制冷機所必需的同位素中國當前稀釋制冷機自研道路上的難點主要包括研制稀釋制冷機所必需的同位素3 3HeHe、預冷所需、預冷所需的脈沖管和冷頭等預制冷設備嚴重依賴進口，以及一些低溫設備焊接工藝難題。的脈沖管和冷頭等預制冷設備嚴重依賴進口，以及一些低溫設備焊接工藝難題。此外還有需克服像冷漏、超漏問題、盤管熱交換器和銀粉熱交換器等一系列技術難題。在核心的稀釋制冷機磁共振冷頭技術方面，中國有中船重工鵬力、萬瑞冷電和氫合科技這幾家企業可以做到4k的溫度，是否能有效工作

58、不得而知。中國有望實現技術突破中國有望實現技術突破市場規模與預測市場規模與預測隨著量子計算機的不斷發展，日近成熟的超導量子計算機將是推動稀釋制冷機市場份額不斷增長的原動力。此外，受益于相同量子比特環境，半導體量子計算機將隨著超導量子計算機的腳步持續發展，由此帶來的增量需求將是未來稀釋制冷機行業的一個增長點。2022年，全球稀釋制冷機的市場總規模為1.931.93億美元億美元，以不同的溫區劃分，其中10mK以下溫區（超導量子計算機用）的稀釋制冷機市場規模占比約為76%76%，為1.47 1.47 億美元億美元，10mK-100mK溫區的稀釋制冷機市場規模占比約為22%22%，為0.420.42億

59、美元億美元。預計到2025年，全球稀釋制冷機的市場總規模為2.662.66億美元億美元。23核心設備與器件全球稀釋制冷機的主要參與者有：Bluefors（芬蘭）、Oxford instruments（英國）、Leiden Cryogenics（荷蘭）、CryoConcept（法國）、Form Factor（美國）、Maybell Quantum（美國）、Quantum Design（美國）、Ulvac Cryogenics（日本）、Zero Point Cryogenics（加拿大）。其中BlueforsBluefors和和Oxford instrumentsOxford instrument

60、s兩家占據了全球主要的市場份額兩家占據了全球主要的市場份額，Form Factor則是通過收購了Janis ULT成了北美很有競爭力的供應商之一。測控系統測控系統在實現實用化量子計算機的道路上，最大的挑戰之一是實現百萬個量子比特。而這一實現過程，離不開量子計算測控系統。無論量子計算機的體積和形態如何變化，測控系統或者說這一功能組成都會存在。對量子比特實時控制、測量和讀取結果、反饋結果這一系列過程的設備簡稱為量子計算測控系統或量子測控系統。超導量子比特的門操作和測量可以通過微波和射頻脈沖實現。這是超導量子比特與其他物理系統構建量子比特（原子、離子和光子）的不同之處。如何應對更多量子比特的測控如何

61、應對更多量子比特的測控20222025203076%22%2%77%2%21%77%21%2%0.190.190.270.2720.620.60%25%50%75%100%10mK10mK100mK100mK4K圖表 3-1全球稀釋制冷機市場規模（20222030）單位：十億美元|Version Feb 202324核心設備與器件隨著量子比特數量的增加，理論上，測控設備的測控線路數也會相應增加，因此，未來量子測控系統除了提升硬件原有性能之外，還需提升對擴展性的需求。應對的措施除了對測控芯片的集成度增強以外，還有為對測控系統進行機箱內擴展和機箱間擴展以及提升系統的通道密度等。機箱內擴展是在機箱內

62、插入對應模塊性測控板卡；機箱間擴展則是連接多個硬件機箱來擴展，以針對更多的測控需要。當然，這是目前在幾百量子比特下的過渡方案，未來在超千比特數下，機箱方案是絕對無法滿足要求的，這就要立即開展低溫CMOS的控制方案研究。為了實現讀出和控制的快速反饋，包括減小測控數據的上傳與下載之間的延遲、板卡之間以及設備之間的控制延遲、AWG的輸出延遲等，整個量子態的讀出操作、讀出數據的分析以及生成反饋操作的過程，必須在量子比特退相干之前完成，就目前來看量子反饋延遲時間需要在100ns量級上。目前，限制測控系統的技術難點對應了DiVincenzo標準，如果未來的發展邏輯是按照可糾錯量子計算來部署的，那么目前業內

63、的評判標準是對邏輯比特個數、增加一個量子比特的花費，以及是否能達到低的通道密度這些方面進行考量。隨著時間的推移，下圖結合了量子比特個數和時間刻度的關系，蘇黎世儀器公司給出了里程碑預測。量子反饋延遲時間需要在量子反饋延遲時間需要在100ns100ns量級上量級上注：目前各大硬件制造商都給出了自己的里程碑（Roadmap），目前多數主流制造商依然把“實現1000個量子比特測控”當作下一個里程碑點。來源：Zurich Instruments圖表 3-2量子計算微波測控系統發展趨勢Technical DifficultiesTechnical DifficultiesCorrelation timeF

64、idelityFast initializationDevelopment TrendsDevelopment TrendsNumber of logic bits and error correction capabilityLow channel densityCost per qubit8 816163232Q8Q16Q20Q49Q64Q100646412812825625625核心設備與器件量子測控面臨多通道之間、機箱之間以及控制讀取之間的高同步性的需求。高的同步性有利于減小通道間相對相位漂移引起的噪聲，減小實驗校準復雜度。減小噪聲無論是現在和未來都始終需要討論的焦點之一，因為量子測控

65、系統的隨機不可控噪聲以及量子比特本身周圍環境的噪聲是引起退相干和測控操作保真度低下的主要原因。在提高同步性、減少噪生和串擾方面仍有提升空間在提高同步性、減少噪生和串擾方面仍有提升空間低溫芯片化是未來低溫芯片化是未來低溫環境能顯著降低溫度帶來的熱噪聲，能提供量子門操作的保真度。低溫化的趨勢和芯片化是難以分割的，因為根據現有的量子比特控制方法，是需要大量地從室溫到10mK以下量子芯片處的控制線去連接量子測控系統的。隨著量子比特數目的增加，現有的量子比特控制方法必然會帶來稀釋制冷機的功率與體積的問題，目前的量子計算機需要為每個量子比特配備對應的控制和讀出設備，對一百個量子比特以內尚可，但面對成千上萬

66、個量子比特（此等規模的量子計算機才被認為可實用化）則將無法以當前方式實現。為了解決這些問題，低溫集成控制成為一種解決方案，以讀出多路復用的方法，減少稀釋制冷機內部所需電子設備和連接線數量。未來市場的增長趨勢明顯未來市場的增長趨勢明顯20222022年年，全球量子計算測控系統市場規模為1.601.60億美元億美元。預計到20252025年年，該市場總規模將達到5.455.45億美元億美元。目前減少噪聲一般是從材料、工藝、制冷機內部設計等方面去提升的。例如新材料在transmon類型的量子比特可以將熱弛豫退相干時間增加到300us左右；添加Purcell濾波器可以降低Purcell效應對熱弛豫退相

67、干時間的影響；在稀釋制冷機內部添加紅外濾波器等也可以一定程度上提高熱弛豫退相干時間。除了提升硬件系統的性能使得系統具有良好的可擴展性、同步性和低延遲外，設計高效的信號波形算法也是量子測控系統關注的重點。例如目前可以通過優化DAC波形的產生邏輯，來減小控制量子比特的延遲。改善信號的串擾也是重點工作。串擾的來源是因為控制信號在傳輸中，受到隔離不好的原因而產生了其他的微小信號。目前主要的避免方式還是通過真空和低溫冷卻環境來隔離量子比特與其周圍的環境。未來將關注不同的隔離方式來避免串擾對測控的影響。26核心設備與器件全球主要供應商有羅德施瓦茨（德國，收購瑞士蘇黎世儀器）、是德科技（美）、Qblox（荷

68、蘭）、中微達信（中）、本源量子（中）及國盾量子（中）等。其中以羅德施瓦茨以及是德科技占據以羅德施瓦茨以及是德科技占據全球測控系統的絕大部分市場份額。全球測控系統的絕大部分市場份額。激光系統激光系統為滿足量子計算機的特殊需求，所需激光器必須具有高穩定性、高精度的調諧能力以及較低的漂移，以保證量子信息的精確性和可靠性。此外，在量子計算機中，激光器還需要能夠生成特定的光學信號，例如單光子脈沖或單模光，用于制造和操縱量子比特。量子計算機所使用的激光器主要是以固體（晶體和玻璃）激光器或者半導體激光器陣列作為抽運源，摻入金屬離子的晶體或玻璃基質作為增益介質的全固態激光器。從某種意義上來講，全固態激光器整合

69、了半導體激光器和固體激光器兩者的優點，具有體積小、質量輕、壽命長、性能穩定、可靠性高、光束質量好、轉換效率高等一系列優勢，發展前景巨大。且它可通過變頻獲得寬波段可見、紅外、紫外甚至深紫外激光輸出，采用電激勵的方式也便于模塊化。在各類全固態激光器中（圓棒激光器、板條激光器），ICV比較感興趣的是光纖激光器光纖激光器，它是利用光纖作為激光介質的激光器，主要用于光量子、中性原子以及離子阱量子計算中。0.160.5521.02202220252030圖表 3-3全球量量子計算測控系統市場規模（20222030）單位：十億美元|Version Feb 202327核心設備與器件單光子探測器單光子探測器單

70、光子探測器必須具備幾個主要品質：高性能檢測、低成本以及存在集成到現有系統中的可能性。但這種探測器也面臨的一個重要挑戰，那就是如何在硅光工藝上集成其他光學元件。量子計算用單光子探測器可以分為單光子雪崩二極管（SPAD）、超導納米線單光子探測器（SNSPD）、電子倍增電荷耦合器件（EMCCD）探測器等幾種類型。前兩類主要應用于光量子信息技術，EMCCD則在離子阱和中性原子量子計算機中有廣泛應用。以超導納米線單光子探測器（SNSPD）為例，其在中國“九章”光量子計算機中起到了不可或缺的重要作用，該計算機共使用了100個平均系統探測效率為0.81的高性能SNSPD。2021年10月，“九章2.0”的光

71、子數從1.0版本的 76 個提升至 2.0版本的113個，這也是所有物理體系中量子信息處理單位數量首次突破100個。典型的SNSPD是一個開關型器件，它具備單光子探測能力，但是其響應波形并不對光子能量或者光子數具有明顯的分辨能力。因為響應波形的特性主要由SNSPD的材料、偏置電流和動態電感等參數確定。光子源及其他光學組件光子源及其他光學組件在糾纏光子源方面，偏振糾纏的光子產生大都以自發參量下轉換過程（Spontaneous Parametric Down Conversion，簡稱 SPDC）為主。它是光與晶體的一類典型的非線性過程，這種過程可以簡單描述為一束激光（在非線性光學中稱為泵浦光）入

72、射到晶體上。當滿足一定條件時，入射光子會轉化成兩個在頻率、偏振、傳播路徑和時間上都具有強烈關聯的光子。目前糾纏光子源面臨的兩個問題是退相干現象和亮度低。其中退相干現象指的是所產生光子的各個疊加部分的相對相位發生改變，從而使得各個部分的相干疊加性被破壞，影響糾纏作用。在實驗中與退相干相關的一個指標是對比度，對比度是衡量光子之間糾纏作用強弱的物理量，退相干越嚴重，對比度越低。在單光子源方面，長久以來，其純度問題一度困擾科學家們很長的時間，基本的方案都是通過準相干技術，例如雙光子產生（SPDC）、單晶材料生成單光子源等。通過這些技術，能夠生成具有較高純度的單光子源，從而滿足量子信息科學研究的需求。2

73、022年，中國科學技術大學提出了目前最好的方案。課題組利用里德堡原子之間的相互作用實現了超級原子量子態的高精度激發與操控，并基于此制備了純度達99.95%99.95%和全同度達99.94%99.94%的高質量單光子源。隨后將其應用到基于KLM方案的光量子邏輯門實驗中，并成功地將真值表保真度提高到了99.84%99.84%。利用該高保真度的光量子邏輯門，最后通過量子層析及貝爾不等式等方式進行了量子糾纏測量，其糾纏門保真度達到了99.69%99.69%。2804Getty Images軟件、算法、云平臺軟件、算法、云平臺量子軟件量子軟件經典計算機的生態圈是圍繞著操作系統而存在的，量子計算機也不例外

74、。同樣，編譯軟件、軟件開發工具和行業應用算法與軟件也一樣不可或缺。從各國量子計算機系統軟件、量子算法和量子軟件技術發展水平上來看，2022年美國無論是在量子算法，軟件及開發工具包還是在糾錯軟件等方面，都處于世界領先地位；中國、加拿大、日本和法國等國緊隨其后，在各個細分領域都有各自突出的表現；其他國家如德國、西班牙及英國等也對部分細分領域做出了重要的貢獻。系統軟件進展主要體現在糾錯當中，編譯軟件則是多數硬件廠商均發布了自己的量子計算編程語言，而對于軟件開發工作來說，未來的社區開源發展將成為一種主流的模式，對于應用軟件的研發來說，主要還是不斷拓展與下游行業的聯系，深度挖掘下游不同領域的企業需求，找

75、準量子并行運算的優勢。量子云平臺大體可分為三種應用場景：在量子研究中，科學家可以使用量子云平臺來測試量子信息理論，進行試驗，比較架構等；在量子教學中，教師可以使用量子云平臺幫助學生更好地理解量子力學，以及實現和測試量子算法等；在量子開發中，程序員可以使用量子云平臺創建量子教學游戲，向人們介紹量子概念，又或者開發量子編程軟件，豐富量子開發工具。目前軟件層面的主要發展方向還是著重于開發具有自動調度功能的量子編譯器，以及演示多個硬件控制后端的分布式編程能力；還有標準化跨多種技術工作的中間表示框架；此外還包括開發基于API和編譯器指令（pragma）的混合經典/量子軟件堆棧等。本節主要列舉了2022年

76、度，系統軟件、編譯軟件、軟件開發工具、應用軟件等重要細分領域的技術進展，并對未來整體軟件可能的一些發展趨勢做了小結。系統軟件系統軟件軟件糾錯的受關注的提升軟件糾錯的受關注的提升從2022年整體來看，二維表面碼在糾錯方面依舊為領先者。然而它有兩個重要的缺陷：一方面，在這種模式下大部分物理量子比特都將用于糾錯。隨著表面碼的距離增長，物理量子比特的數量必須像距離的平方一樣增長，以編碼一個量子比特。例如，一個距離為10的表面編碼將需要大約200個物理量子比特來編碼一個邏輯量子比特。另一方面，要實現一套計算上通用的邏輯門是很困難的。它需要額外的資源，不是簡單地將量子信息編碼為糾錯碼。這些額外資源的時空成

77、本對于中小規模的計算來說可能過于昂貴。30軟件、算法、云平臺隨著量子比特數目的逐年增加，不斷地向容錯量子計算邁進，對于量子計算機糾錯上面的需求也在逐年抬升。除了拓撲量子計算機這種從硬件本身就可以實行糾錯的路線外，其他路線對于軟件層面的糾錯都是急切且必要的?？梢灶A見在不久的將來，致力于研發糾錯軟件公司將會在整個系統軟件領域獲得舉足輕重的地位。目前已有幾家軟件公司在這一方面取得了不錯的進展。例如Q-CTRL于3月在芝加哥舉行的美國物理學會（APS）3月年會上（世界上最大的物理會議）公布硬件基準測試實驗結果。開發人員可以通過Q-CTRL的技術（包括其旗艦產品Boulder Opal）獲得硬件穩定、錯

78、誤減少和自動化的底層軟件工具。除此之外，在軟件糾錯的標準制定上也有了一定程度上的推進。2022年美國量子經濟發展聯盟（QED-C）已對IEEE表示，有興趣開發適合新興量子信息市場的標準。量子信息標準可能會隨著時間的推移從非正式轉向為正式規范。目前，有四個活躍的量子標準項目，其中之一的P3120標準就定義了量子計算機的技術架構，包括硬件組件和低級軟件（例如，量子糾錯等）。圖表 4-1 量子計算發展階段來源：量子計算技術產業發展現狀與應用分析容錯量子計算機多個邏輯量子比特的量子算法演示單個邏輯量子比特的邏輯門操作構建相干時間遠優于物理比特的邏輯量子比特用于量子糾錯和容錯操作的非破壞性量子測控多個物

79、理量子比特的量子算法演示單個物理量子比特邏輯門操作發展時間發展階段31軟件、算法、云平臺測控系統軟件收到重視測控系統軟件收到重視測控系統軟件作為量子計算軟件類的衍生品，隨著人們對于糾錯要求的不斷提升，呈現出一種水測控系統軟件作為量子計算軟件類的衍生品，隨著人們對于糾錯要求的不斷提升，呈現出一種水漲船高的態勢，漸漸地從邊緣化的狀態走入了核心的部分，從漲船高的態勢，漸漸地從邊緣化的狀態走入了核心的部分，從20222022年的技術更新占比來看，該細分年的技術更新占比來看，該細分的未來發展不容小覷。的未來發展不容小覷。2022年1月，蘇黎世儀器推出的新一代8.5 GHz量子測控一體機SHFQC以及配套

80、的控制軟件LabOne、LabOne QCCS和Python APIs。擁有低相噪、低雜散、大輸出功率范圍，可滿足快速和高保真的門操作；實時信號處理鏈路，具有匹配濾波器和多態鑒別功能。儀器內即可完成反饋測控，延時300ns。減輕了量子計算機整體的糾錯負擔。同年10月，該公司推出了最新一代測控軟件LabOne Q，其可以用于可擴展量子計算的直觀軟件框架。LabOne Q基于Python的高級編程界面使用戶能夠專注于直觀、高效的實驗設計，同時自動考慮儀器細節，并最大限度地延長有用的計算時間。軟件和硬件之間的緊密系統集成確保了從單個量子比特到100個或更多量子比特的無縫用戶體驗。對于測控軟件的要求基

81、本有以下幾點：正確性：正確性：測控軟件應該對時序編排、波形控制、設備連接等有明確的結構，能夠正確地完成高層發出的指令。實用性：實用性：程序應該盡可能包括正常實驗中的所有程序，所有情況應該都考慮到，讓調用更加方便，實驗更加有效率。簡明性：簡明性：每一個程序文件的作用應該明晰，不同功能的文件，不同等級的文件應該分清楚，盡量避免程序間的交叉混用。設備無關性：設備無關性：程序應很容易改變各個硬件的對應值，應很容易改變不同的硬件，避免與硬件之間有過多的交流。應該有中間層去完成軟件與硬件的隔離。抽象性：抽象性：程序應該保持較高的抽象性，來更方便地執行一些操作。比如把各種比特門的參數與門符號對應，其就能執行

82、用門操作語言描述的功能了，要比控制底層很多參數方便很多。靈活性：靈活性：包括更加容易地添加各種特定功能的代碼，更加容易地去適應各種參數的輸入。這要求剛開始寫底層程序的時候就要考慮到很多實驗因素，給以后的一些特殊實驗留下更大的自由空間來增添功能參數?？赡M經典算法：可模擬經典算法：用Qutip（一個量子模擬Python庫）把一些簡單的量子比特模擬參數和門操縱添加進來。這樣更能靈活地與實驗相對比，更容易模擬各種實驗參數。好的測控軟件不但能優質地完成自己的測控職能，同時還能減少對整個脆弱的量子體系的干擾，好的測控軟件不但能優質地完成自己的測控職能，同時還能減少對整個脆弱的量子體系的干擾，未來伴隨著糾

83、錯軟件的不斷發展，以及對容錯需求的不斷增加，在測控軟件這個小的相對成熟的細未來伴隨著糾錯軟件的不斷發展，以及對容錯需求的不斷增加，在測控軟件這個小的相對成熟的細分領域公司，也會有一個比較好的利潤增長。分領域公司，也會有一個比較好的利潤增長。32軟件、算法、云平臺編譯軟件編譯軟件每個量子計算機研發公司或機構都有自己的量子開發工具，導致用戶在選擇開發工具時有時也會產生困擾?？偟膩碚f，這一層面的工具大體可以被分成3類，即量子語言、量子編程框架以及量子中間表示（Quantum Intermediate Representation），雖然這些工具總體上都可以被稱作“量子編程語言”但是實際上它們是3種不

84、同層次的開發工具。圖表 4-2 量子計算機異構編程模型|Version Feb 202333軟件、算法、云平臺量子編程框架量子編程框架量子語言實現了量子專用的語法，構成獨立、全新的程序語言，可以用來編寫運行在量子計算機中的量子算法和程序，常用的量子語言有QCLQCL、Q#Q#以及以及QRunesQRunes等。量子語言直接體現了量子計算技術中特有的量子特性，也原生支持量子算法中常用的操作，同時還可以支持量子和經典的混合編程，而這些特性在經典程序語言里面是沒有的。當然，作為全新的程序語言，量子語言對于開發者來說通常有較高的學習成本。但是，由于量子語言從誕生開始就注重于充分利用和發揮量子計算的優勢

85、，這對于未來大規模量子應用開發是有利的，也是長期量子計算開發工具的發展趨勢?，F階段，量子語言往往會被編譯到一種量子編程框架上進行處理，從而實現量子和經典混合計算的任務。量子編程框架則更著眼于當前技術條件下量子程序的快速開發。量子編程框架通常以傳統編程語言為宿主語言，在上面添加描述量子計算體系的變量、函數、對象等元素，然后通過對這些元素的程序處理，實現量子算法并開發出量子軟件。量子語言量子語言圖表 4-3 量子編程框架來源:Quantum World Association34軟件、算法、云平臺量子中間表示（量子匯編語言）量子中間表示（量子匯編語言）由于宿主語言的存在，量子編程框架技術可以很方便

86、地實現量子和經典的混合編程。常用的量子編程框架包括QPandaQPanda、QDKQDK、CirqCirq、QiskitQiskit、ProjectQProjectQ、HiQHiQ以及以及ForestForest等。由于量子編程框架是在經典宿主程序語言下引入量子計算的元素和概念，把量子芯片看作一個特殊的設備或對象，因此這對于開發者來說也是相對熟悉的開發范式。2022年7月，Google Quantum AI團隊宣布發布開源量子編程框架Cirq的第一個完整版本。它是為近期的量子計算機設計的一個用于編寫、運行和分析程序結果的Python框架。1.0版本的意義在于支持這些系統的絕大多數工作流程，并且

87、被認為是一個穩定的應用程序交換程序接口（API）。這些由量子編程框架開發的程序經過編譯后，其中經典程序代碼部分轉化成機器指令并后續在經典處理器上執行，而描述量子算法的量子線路代碼部分則通常轉化為量子中間表示，并后續發送給量子芯片控制系統處理。量子中間表示只包含分離之后的量子經典混合代碼中的量子線路代碼部分，提供了統一的表示量子算法程序數據的方式，描述了量子邏輯門等底層操作以及操作的時序，并且是直接和量子硬件對接的。量子中間表示由更高級的描述量子算法的語言轉化而來，但是更面向于硬件層，也更容易讓編譯器去分析和優化。量子中間表示類似經典計算機中的匯編語言或者指令集結構，但通常并不是機器指令。目前，

88、常用的量子中間表示有OriginIR、Quil以及Blackbird等。麻省理工學院麻省理工學院創建了最新的量子計算編程語言Twist。Twist語言可以描述和驗證量子程序中糾纏了哪些數據，也可以為量子算法編寫程序并識別其實現中的錯誤。中國科學院量子信息與量子科技創新研究院（上海）量子中國科學院量子信息與量子科技創新研究院（上海）量子計算云平臺計算云平臺上新“青果”（Quingo）量子編程語言。以該語言為基礎，設計實現了首個全面的量子經典異構編程框架，創新提出了高級量子編程語言層面的量子操作時序控制、量子運行時系統等一系列先進技術。IBMIBM、AWSAWS于2022年3月聯合推出了Open

89、QASM。對于整個量子計算匯編語言來說，有多種相互競爭但通?；パa的量子比特技術?？蛻艨梢詮囊幌盗虚_源最終用戶庫中進行選擇，但都需要向量子處理器發送一組指令，即量子程序來執行。量子中間表示的處理過程需要把程序中量子比特往量子芯片中量子比特的實際位置映射，并且根據量子程序產生量子邏輯門控制序列，最終通過量子測控硬件驅動量子芯片的運行。1月2月3月35軟件、算法、云平臺量子虛擬機量子虛擬機對當前量子程序的開發而言，量子虛擬機也是很重要的工具，它利用經典計算機去模擬量子計算機的運行，執行量子程序并給出運行結果。量子虛擬機提供了對量子算法和量子程序進行分析和調試的便捷工具，同時也有助于驗證量子硬件的正確

90、性，對于當前量子計算技術的軟件和硬件的研發都非常有幫助。量子編程框架中通常都會包含量子虛擬機，同時量子虛擬機也可以不依賴于其他軟件而獨立存在，并廣泛應用于量子云系統中。此外，本源量子、Atos都開發了量子學習機產品，量子學習機本質上也是一種量子虛擬機，同時還附加了更多的量子計算技術教育和培訓等功能。綜上所述，對于整個編譯軟件來說，雖然這些廠商之間的競爭在所難免，但從長遠來看，未來量綜上所述，對于整個編譯軟件來說，雖然這些廠商之間的競爭在所難免，但從長遠來看，未來量子計算的發展一定是開放、互通、融合的，這一點在量子計算軟件系統方面尤為如此。子計算的發展一定是開放、互通、融合的，這一點在量子計算軟

91、件系統方面尤為如此。IBM、Google、微軟以及 Rigetti 等公司在量子計算研發和應用領域都非?；钴S，主導了技術和產業的發展方向，這與其長久的技術積累和雄厚的資金投入是分不開的。對于全棧式的量子計算企業的來說，其軟件進展很大程度上取決于該公司在硬件路線上的成就。對于全棧式的量子計算企業的來說，其軟件進展很大程度上取決于該公司在硬件路線上的成就。在量子比特數目尚未達到可實際應用的數量級的今天，誰先突破這一瓶頸，其對應路線的量子計算機軟件勢必會迎來更大規模的使用。軟件開發工具軟件開發工具量子軟件包含量子算法，但是軟件是由代碼、結構、算法、數據等等結合而成的，如果是單獨的算法無法形成一個軟件

92、，頂多是一種規則。而量子軟件開發工具包廣義上則是指輔助開發某一類量子軟件的相關文檔、范例和工具的集合。軟件開發與架構設計日趨完善軟件開發與架構設計日趨完善2022年7月，英偉達宣布推出一個名為QODA（量子優化設備架構）的新平臺，該平臺支持混合環境開發和編譯量子經典程序，包括連接在一起的經典中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）和量子處理器（QPU）。目前QODA平臺的基本編程接口是C+，并計劃未來添加Python的接口。36軟件、算法、云平臺圖表 4-4 量子軟件開發與架構設計流程來源：Software Architecture for Quantum Computing Systems

93、 A Systematic Review37來源:Software Architecture for Quantum Computing Systems A Systematic Review軟件、算法、云平臺開發工具代碼開源開發工具代碼開源創建和使用開源軟件開發工具可以讓更多的研發人員參與到量子軟件的開發當中，并且可以讓量子算法的設計者們在更真實的環境（實際噪聲和物理資源限制）中探索新的算法。2022年9月，英特爾在創新大會上發布了自己的開源軟件開發套件（SDK），正式成為了全棧式的量子計算公司。目前客戶可以通過英特爾的開發者云平臺Dev Cloud使用該公司SDK的測試版。從技術上來說，使

94、用分層軟件架構有三點好處。首先，使用分層架構可以讓研發者更容易在已有的工具套件中添加新工具，簡化了對工具的維護和改進過程。其次，目前研究人員仍不知道如何最好地優化量子電路以避免噪音，而利用分層架構可以更方便的讓研究人員試驗新的算法，并對上述問題進行模擬驗證。最后，在經濟方面，開源軟件的開發成本可以由不同軟件開發團體來共同分擔，降低了單個團體的研發成本。應用軟件應用軟件量子計算的實際商業應用有兩個主要先決條件：具有足夠量子比特來運行量子模擬的處理器和量子計算的實際商業應用有兩個主要先決條件：具有足夠量子比特來運行量子模擬的處理器和解決應用程序底層數學問題的量子算法。目前大多數量子企業的發展方針都

95、是產研結合，以解決應用程序底層數學問題的量子算法。目前大多數量子企業的發展方針都是產研結合，以“沿途沿途下蛋下蛋”為主。為主。量子模擬軟件發展迅速量子模擬軟件發展迅速 從2022年全年來看，量子模擬在化學、生物、金融等眾多領域都開展了很多積極嘗試。利用量子模擬軟件可以對化學分子進行建模，有望極大地推動制藥行業藥品研發、藥物審核以及材料行業新材料研發的進展。在生物領域的應用可以小到模擬分子的生物結構，也可以大到模擬神經網絡，甚至在未來可能模擬人工生命。由于金融市場復雜度較高，且和量子系統一樣具有隨機性，利用量子軟件來模擬金融市場具有相當優勢，如蒙特卡洛模擬等。2022年3月，Google量子人工

96、智能團隊發表的自然論文表明，該團隊在“懸鈴木”量子計算機上已經完成了1616個個量子比特的化學模擬，且為當時最大規模的化學模擬。12月，Qubit Pharmaceuticals通過使用混合量子計算加速藥物分子模擬和建模，顯著減少了在腫瘤學、炎癥性疾病和抗病毒藥物方面有前景的治療方法所需的時間和投資。該公司使用英偉達QODA編程模型為混合量子經典計算機及其Atlas軟件套件構建藥物發現平臺，創建了物理分子的詳細模擬。與傳統研究方法相比，計算速度提高了100000100000倍倍。38量子軟件開發目前非常復雜且繁瑣，其中架構要求是開發過程的初始活動，旨在分析、澄清和/或重新制定架構關注點，以得出

97、一套具有架構意義的要求（又稱架構要求），這項活動的目的是確定架構需要解決的問題。軟件、算法、云平臺與各個垂直領域積極合作與各個垂直領域積極合作可以預見，未來量子模擬的應用領域會非常廣泛，尤其在隨機性和復雜度較高的應用中?？梢灶A見，未來量子模擬的應用領域會非常廣泛，尤其在隨機性和復雜度較高的應用中。而對而對應海量的下游細分領域的量子模擬軟件，在不久的將來也會因龐大的需求而迎來新一輪的爆發增長。應海量的下游細分領域的量子模擬軟件，在不久的將來也會因龐大的需求而迎來新一輪的爆發增長。當前已有多個領域的領頭企業與量子計算相關公司展開合作，共同探索其可能的應用場景。隨著各公司對應用軟件的不斷研發拓展，除

98、了醫藥、化工、金融等主要應用方向之外，未來也將會和越來越多的領域深度合作的機會。與活躍在該領域的技術老牌企業合作與活躍在該領域的技術老牌企業合作例如 IBM 和微軟，其對下游各領域龍頭企業都是有巨大吸引力的。就大的科技公司而言，他們正在圍繞自己的技術解決方案構建全面的量子計算生態系統，將學術界、創新的量子初創公司和大型潛在客戶公司聚集在一起。2022年9月，JSR公司表示其與Quantinuum 很早建立了密切合作關系。并且參與了In Quanto的beta測試，其主要用于新材料的研發和性能預測，且非常容易使用。并且除JSR外，Quantinuum也公布了與三星、新日鐵和寶馬的合作伙伴關系，共

99、同探索以解決材料科學、供應鏈和物流優化方面的問題。與量子初創公司合作與量子初創公司合作這些初創企業往往偏向于專注于量子軟件和算法的開發。例如在金融領域，量子計算在該領域的應用主要包括：投資組合優化、高頻交易、量化交易、交易以及詐欺偵測。其中就涉及大量的模擬與算法的開發，而一個好的量子算法的來源則不僅僅局限于頭部企業。2022年3月，兩家領先的計算化學軟件公司 Open Eye Scientific 和 Gaussian 宣布，Open Eye的Orion 分子設計平臺現在支持 Gaussian 及其具有自動化科學工作流的電子結構建模軟件，以促進更快速和全面的量子化學計算。西班牙量子計算初創公司

100、Multiverse Computing在8月，將量子計算視覺檢測首次用于汽車制造業，通過量子人工視覺系統的圖像分類檢測制造的汽車部件中的缺陷，優于經典方法。10月，量子計算公司QCI推出Path to Quantum咨詢、Qatalyst軟件和量子光子系統硬件確定無人機的最佳飛行軌跡等。39軟件、算法、云平臺應用場景擴闊應用場景擴闊人工智能人工智能與學術界和政府機構合作與學術界和政府機構合作這種合作模式其主要目的旨在獲得第一手的、可能是獨家或半獨家的知識和技術，如中國的合肥量子產業園等，但這些伙伴關系大多都是區域性的。典型進展例如2022年9月，Multiverse Computing加入由

101、雷諾領導的西班牙行業聯盟項目，其目標是推廣電動、自動駕駛和聯網汽車。該項目名為“西班牙電動和聯網汽車的創新工業生態系統”，已獲得西班牙政府的批準，旨在使該國成為歐洲可持續交通領域的領導者?？梢灶A見的是，在不久的將來，各類量子計算應用軟件也將能充分發揮其硬件的高速并行計算的獨特優勢，在算力需求極高的特定場景中優先發揮作用。例如科學計算、人工智能、大數據、太空探索等領域，對科技創新、產業發展乃至經濟社會的各個方面帶來顛覆性影響。時至今日，人工智能已嵌入人類社會的方方面面并在不斷發展。未來，隨著量子計算硬件設備的成熟完善，以及量子人工智能算法的發展，量子計算有望在機器學習、圖像識別等領域助力實現深度

102、人工智能場景。量子計算有望成為人工智能市場增長的重要驅動因素?；ゎI域化工領域在化工領域，量子計算可用于改善農業中的氨肥制造工藝。氨肥是當今世界上最流行的農業肥料，但它不是天然產物，而是氮氣和氫氣的人工合成物。20世紀發明的“Haber-Bosch法”大大提高了氨肥的生產效率，但同時其高溫高壓的合成過程無法避免極高的能耗。固氮菌中有效的固氮酶分子可以通過復雜的催化過程將氮氣轉化為氨氣，無需高溫高壓條件，大大降低了能源成本，但固氮酶的轉氨催化組合數量太大，超級計算機無法處理。Google利用量子計算糾錯裝置模擬了固氮酶的活性中心鐵鉬輔助因子的催化過程。該實驗使用了超過100萬個量子比特來進行相關

103、計算，是通過改進哈布吉工藝來提高能源密集型化肥工業效率的關鍵一步。這不僅是一個商業上的突破，而且從長遠來看，由量子計算實現的改進的農業化肥生產過程將有助于滿足地球上75億人的糧食需求，并應對氣候變化的影響。40軟件、算法、云平臺微觀紀元微觀紀元利用量子編碼大幅改善了量子化學中的大分子基態求解問題，這一突破有望在計算化學和量子算法領域引起重大變革，該公司的經典+量子的軟件平臺也填補了中國在算法和應用軟件間的空缺。HQS Quantum SimulationsHQS Quantum Simulations（德國）在開發預測高性能材料，特種化學品和制藥公司的分子特性的量子算法。Good Chemis

104、tryGood Chemistry（加拿大）則提供 QEMIST Cloud。這是一個云原生、人工智能驅動的量子計算兼容平臺，可實現高通量高精度計算化學模擬。還有Qu&Co，它是荷蘭的一家量子計算算法和軟件開發商，使其企業客戶能夠以前所未有的準確性和速度解決化學，材料科學，流體動力學和計算金融領域的寶貴問題。藥物研發藥物研發在制藥領域，研制品性狀測試需要通過反復實驗才能夠獲得，新藥研發進程緩慢。量子計算可模擬分子特性，有望通過計算機數字形式直接幫助研究人員獲得大型分子性狀，縮短理論驗證時間，新冠肺炎疫苗、抗癌藥有望得到加速開發。量子計算的成熟可能會使得研發側用于樣品制備的費用減少，而用于量子計

105、算開發的費用會增加，增強其數字化；銷售側由于新型藥物產品線的豐富，市場規模有望呈指數提升。量子計算在新藥研發應用中的企業較多。典型的如:41量子計算在化工領域的應用其主要聚焦于新材料（包含生物材料）的探索以解決工業、農業等量子計算在化工領域的應用其主要聚焦于新材料（包含生物材料）的探索以解決工業、農業等生產生活中的問題。生產生活中的問題。Polaris Quantum BiotechPolaris Quantum Biotech（美國）主要是將量子計算與人工智能和精準醫學相結合來徹底改變藥物設計。目前該公司平臺每年將產生多達100個藥物藍圖，并將臨床前候選藥物的交付時間從5年壓縮到4個月，從而

106、實現對精準醫療市場的實時適應性。以及加拿大的ProteinQure，它是一家生物技術公司，使用計算研發工具在計算機中執行藥物設計，主要利用量子計算、分子模擬和強化學習來設計新的治療方法。Qubit PharmaceuticalsQubit Pharmaceuticals（法國）開發名為ATLAS的軟件模擬平臺，該平臺旨在通過從近似到預測來改變藥物的開發方式。平臺允許以最高精度計算分子的絕對自由結合能。加拿大的Menten AI，它使用利用機器學習和量子計算的下一代技術開發蛋白質設計軟件平臺。該團隊通過在量子計算機上開發第一個完全可擴展的肽和蛋白質設計算法，并在量子計算機上創建世界上第一個肽，在

107、實現目標方面取得重大進展。軟件、算法、云平臺高度復雜或異?？焖俚哪Ｐ偷挠美?。股票和外匯交易提供了巨大的可能性，因為市場風險和情景計算越來越精確，原始計算能力在智能路由和交易匹配中的效用越來越受到重視。例如，在估值方面，快速確定最優風險調整投資組合的能力可能會創造顯著的競爭優勢。對于貸款和債券投資組合，更精確的信用敞口估計應該會帶來更好的優化決策。更加廣泛地說，通過洞悉風險的規模和重要性，可以改善一系列企業融資活動的資本配置，同時可以通過更好的加密來保護支付和轉賬。其他領域其他領域如在物流領域物流領域，當物流問題涉及多個變量，比如車輛如何選擇最短路線，如何部署貨輪以滿足用戶需求的運輸網絡等等，這

108、對于經典計算是一個耗費高昂、耗時極長的過程。例如，典型的衛星導航系統依賴于經典計算技術來重新計算路線。如果為每一輛車計算最優路線，經典計算在有效時間內不可能完成任務，而量子計算機可以同時處理多個變量，通過量子計算提速可以達到指數級。在航空領域航空領域，量子計算有助于解決航空航天行業面臨的一些最嚴峻的挑戰，從基礎材料科學研究、機器學習優化到復雜的系統優化，并有可能改變飛機的制造和飛行方式。42金融領域金融領域量子計算所帶來的算力增長為開發新的金融服務和產品帶來了無限可能性，量子計算在金融領域的應用主要包括三個次領域：投資組合優化、高頻（量化）交易以及詐欺偵測投資組合優化、高頻（量化）交易以及詐欺

109、偵測。軟件、算法、云平臺隨著量子計算機應用前景越來越廣闊，HHLHHL、QAOAQAOA、QSVMQSVM、VQEVQE等算法如雨后春筍般被提出，不斷優化，硬件端的量子比特數也在逐年提高，投身算法研發的企業也絡繹不絕。并且隨著量子技術研究人員的增多，量子算法的開發速度大大提升，目前的量子算法已經結合到醫藥、化學、金融、交通醫藥、化學、金融、交通等多個實際行業的應用當中。由于通用量子計算機的實現還有較長的路要走，解決特定問題的專用量子計算機有望在未來510年陸續推出，專用量子計算機將更多與特定行業解決特定問題相關聯，而量子算法就是量子計算機與某一特定研究領域問題之間的媒介。軟件、算法、云平臺量子

110、算法量子算法量子算法進展量子算法進展對實際問題的優化算法仍需加強對實際問題的優化算法仍需加強量子算法在很多問題上都比傳統算法更快，但因為目前量子計算機價格太高及量子比特數量也很難滿足要求（或只在特定領域可用，如高斯玻色采樣等），所以目前它的理論分析和實驗成本都很高。連續變量的量子優化算法是最近幾年的發展方向，而且在很長一段時間里，都將成為一個熱門的領域。但這并不是說組合優化不重要，而是因為很多問題都是NP問題，所以要找到一個有效的量子算法是一個很有挑戰性的問題。量子優化使用的基本量子技術核心思想大多都是19952008年提出的，HHL算法和Jordan量子梯度估計方法是1995年相位估計算法框

111、架的擴展，振幅放大技術是1996年Grover算法的擴展，哈密爾頓模擬算法和量子隨機存儲技術則有10-20年的歷史。因斯布魯克大學因斯布魯克大學使用里德堡原子實現量子近似優化算法（QAOA）的新方案，模擬了如何在光學鑷子（由激光束固定到位）和里德堡原子（比其他原子更有能量和更大）捕獲的電中性原子系統中實現精確校準附近原子之間的相互作用。NISTNIST和摩根大通和摩根大通等機構使用量子計算機來解決與行業相關的約束優化問題，有望成為實現量子優勢的一條強力途徑。在探索道路上，他們精煉總結了約束優化問題，并展示了當時最大的量子優化算法執行，該算法基本保留了對量子硬件的約束。43當然，當然，20222

112、022年就整體的優化問題來看，也是有一些不錯的技術進展。年就整體的優化問題來看，也是有一些不錯的技術進展。4月10月軟件、算法、云平臺但總的來看，目前現有的優化問題依舊很少，在優化方面還有很多問題需要研究。但總的來看，目前現有的優化問題依舊很少，在優化方面還有很多問題需要研究。如優化領域的難題非凸優化等但是在未來510年，量子計算機將在各種優化計算中發揮極大的優勢，根據是IBM在2019年提出的量子計算未來三個階段的應用，第二階段也就是NISQ時代的下游應用探索中，隨著量子優化的大規模普及，相關的軟件公司將迎來新的一輪爆發增長。急需探索新的算法急需探索新的算法量子計算已經被Shor算法、Gro

113、ver算法（或其優化形式）和量子模擬算法證明其具有強大的并行計算能力。傳統算法對幺正演化的要求，限制了新算法的提出。對偶量子算法作為新的計算模式，能夠通過酉算符的線性疊加實現非幺正演化。因此，對偶量子計算可以實現非幺正的量子算法。最近發展的HHL對偶量子算法、稀疏Hamiltonian系統的對偶量子模擬算法、高精度對偶量子模擬算法、開放體系對偶量子模擬算法等4個量子算法都采用了算法的線性組合進行計算，顯示出它們在相較于傳統量子算法的優勢。例如布爾滿足性問題（SAT）是一類眾所周知的困難（NP完全）計算問題。尋找這些問題的解決方案的過程可以使用量子計算機進行。例如使用Amazon Braket上

114、的Classiq平臺解決SAT問題?？偟膩碚f，2022年也誕生了一些新的量子算法44清華大學和信息工程大學清華大學和信息工程大學基于A.Mizel提出的方法，通過引入阻尼，提出一種定點遺忘的量子振幅放大算法。此外，他們在對偶量子計算的框架下構建量子電路來實現該算法。美國能源部美國能源部 （DOEDOE）布魯克海文國家實驗室（布魯克海文國家實驗室（BNLBNL）和紐）和紐約州立大學石溪分校約州立大學石溪分校設計了一種新的量子算法，用于計算化學反應過程中特定構型的分子的最低能量。與現有的類似算法相比，新算法將顯著提高計算反應分子中勢能面的能力。Multivers Computing展示了在量子退火

115、系統（一種尋找最佳解決方案的技術）上運行的新算法如何自動優化投資組合，并獲得與傳統投資組合相匹配的回報。但從Shor提出大數質因數分解算法到現在，對比經典計算機的各種算法來說，好的量子算法少之又少，有如下幾方面原因：首先，找到一個好的經典算法并不容易，如經典的大數質因數分解算法。其次，量子算法要優于經典算法才有實際意義，否則花費大量成本來開發量子計算機就得不償失了。最后，人類的直覺更偏向于經典的現實世界，其本身并不會有貓既死又活的“量子思維”。因此很難從疊加的角度去思考量子語言。8月9月10月軟件、算法、云平臺量子算法應用示例量子算法應用示例量子機器學習量子機器學習量子機器學習（QML）是機器

116、學習基于量子計算的高并行性發展起來的一門交叉學科，以達到利用量子力學對傳統機器學習進行優化的目的。量子機器學習經歷了從量子線性代數、量子機器學習、量子深度學習三個不同的階段。量子機器學習的研究意義和價值就在于利用量子計算的高并行性，提高機器學習面對大數據的處理、分析和挖掘能力；借鑒量子力學原理，促進新型機器學習算法的產生；借鑒傳統機器學習算法，提出量子力學領域新的研究方法，如提出新的量子斷層分析方法。隨機過程通常被用來為物理科學、生物學、流行病學和金融學中的現象建模。在金融領域，隨機建模經常被用來幫助做出投資決策，通常以收益最大化和風險最小化為目標。描述市場狀況的數量，包括股票價格、利率及其波

117、動率，通常用隨機過程建模，并以隨機變量表示。絕大多數金融模型涉及更復雜形式的SDE，必須求助于蒙特卡羅積分算法來求解隨機微分方程。蒙特卡羅算法是一種用來隨機估計一個系統的性質的技術，通過對系統的統計抽樣實現。該算法是為了解決數學、物理、工程技術等方面的問題，其基本思想是一種用來隨機估計一個系統的性質的技術，通過對系統的統計抽樣實現。該算法是為了解決數學、物理、工程技術等方面的問題。2022年2月，中國香港大學就開發了一種新的、更有效的蒙特卡羅技術量子算法，用這種算法來測量物體的Rnyi糾纏熵。使用這個新工具，他們在量子臨界點（DQCP）測量了 Rnyi 糾纏熵，發現熵如何隨系統大小而變化，與經

118、典LGW類型相變的描述形成鮮明對比。模擬模擬45Zapata ComputingZapata Computing和IonQIonQ的研究人員展示了首個量子經典生成算法的實際和實驗實現，該算法能夠使用最先進的基于門的量子計算機生成手寫數字的高分辨率圖像。這一結果是朝著構建能夠超越經典機器學習能力的量子設備邁出的重要一步。1QBit1QBit、加拿大滑鐵盧大學和圓周理論物理研究所加拿大滑鐵盧大學和圓周理論物理研究所共同開發了神經誤差緩解，這是一種基于機器學習算法的可以改善使用量子模擬獲得基態估計的新策略。7月8月軟件、算法、云平臺在優化方面，2022年，12月，Quantum-South找到了一種

119、解決方案，通過使用量子退火機的混合方法來優化客機的貨運，從而改進貨物裝載計劃。該企業使用了混合技術，包括從D-Wave到亞馬遜Braket的量子退火機。而國際航空集團（IAG）的貨運處理部門IAG Cargo試用了Quantum-South的新服務，用于探索使用量子算法優化航空貨運。Quantum-South自5月就開始了概念驗證，探索使用量子計算優化ULD飛行裝載的可能性，特別是在優化工作流程的飛行交接階段。在IAG Cargo的一個測試案例中，Quantum-South算法揭示了在規劃ULD裝載、實際航班、裝運和特定格式的ULD數據樣本時應用的業務規則，以簡化裝載計劃。Quantum-So

120、uth的解決方案由D-Wave等量子退火技術與Amazon Braket等云提供商的傳統系統相結合提供支持?？捎玫倪\輸包裝被分成幾個ULD，然后組織起來以適應每個ULD。第一次試驗結果表明，該解決方案的進一步應用可以帶來飛行載荷計劃的優化改進，從而在繁忙航班上的優先組合、重量和體積加載方面帶來好處。同時還有望提高流程效率，從而減少手動分析和優化每次飛行所需的時間。該解決方案還可以帶來顯著的工作負載效率，因為當前的優化過程專注于所有航班的一個子集，并且有可能允許優化整個貨運承運人網絡。優化優化量子算法應用前景量子算法應用前景當前量子算法在多個領域有所應用，包括金融、化學、生物學、醫學、人工智能、

121、航空金融、化學、生物學、醫學、人工智能、航空等。如金融領域的組合優化、模擬定價、機器學習；化學領域的化學工業與催化劑設計、生物制藥、材料研發；人工智能領域，利用量子算法加快機器人的學習時間、使用最新的機器學習技術；航空領域，利用量子算法幫助城市空中交通開發更多飛行路線、改善鐵路交通線路的重新調度等。量子算法在很多問題上相對于經典算法帶來了加速優勢，但由于中等規模量子計算機目前依然昂貴，大型的通用量子計算機難見蹤跡，因此量子算法的設計存在理論分析難、實驗成本高等瓶頸，而量子計算在基礎理論與軟硬件技術上的進一步突破對于量子算法發展來說至關重要。量子算法顯著擴展了量子計算機的應用范圍，使量子計算機在

122、數據快速搜索與排序、量子化學模擬、人工智能與機器學習等諸多領域表現出可觀的潛力。尋求可在NISQ時代的量子處理器上運行、能夠解決實際問題的算法，是當前量子計算領域的核心研究問題。46該方法的基本思想是首先建立一個概率模型或隨機過程，使它的參數等于問題的解；然后通過對模型或過程的觀察或抽樣試驗來計算所求參數的統計特征，最后給出所求解的近似值。蒙特卡羅算法真正地突出之處在于處理無法通過分析或通過其他方法來處理的超大或復雜的系統。在金融中，隨機方法通常用于模擬影響股票、投資組合或期權的不確定性，這使得蒙特卡羅方法適用于投資組合評估、個人理財規劃、風險評估和衍生品定價。軟件、算法、云平臺云計算是一種按

123、使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務），這些資源能夠被快速提供，但只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。量子云平臺好比連接量子計算機和用戶之間的橋梁用戶使用經典計算機訪問量子云，然后經由量子云將處理過的指令傳輸到后端，后端完成量子計算后經由量子云把結果輸送給用戶。通過量子云平臺，即使不能實地使用量子計算機，用戶也可以完成所需的量子計算。量子計算云平臺量子計算云平臺量子計算云平臺服務類型量子計算云平臺服務類型當前各公司量子云平臺的邏輯架構基本相同，與云計算分類相似。根據提供服務的類型不

124、同將量子云平臺提供的服務細分為量子基礎設施即服務量子基礎設施即服務（Quantum Infrastructure as a Service，Q-IaaS）、量子平臺即服務量子平臺即服務（Quantum Platform as a Service，Q-PaaS）和量子軟件即服務量子軟件即服務（Quantum Software as a Service，Q-SaaS）三種。部分量子云平臺提供的量子計算服務包括其中的兩種或三種，如D-Wave提供的服務類型包括Q-IaaS和Q-SaaS，IBM包括了上述三種。用戶數據應用軟件中間軟件虛擬機操作系統量子計算機虛擬機量子計算機服務器量子計算機整機機房配套

125、設施用戶Q-PaaS云平臺Q-IaaS云平臺Q-SaaS云平臺圖表 4-5量子計算云平臺服務類型|Version Feb 202347軟件、算法、云平臺Q-IaaSQ-IaaS是指把量子計算機的硬件及配套設施作為服務來在量子云平臺上提供給用戶。對于提供Q-IaaS類服務的量子云平臺，用戶可以通過量子云平臺調用量子計算機的所有硬件而不用費時費力地對其進行維護。這類量子云平臺的主要用戶是量子計算機底層開發人員和科研人員。Q-PaaSQ-PaaS是指將量子計算機的基礎設施與中間件組成的開發平臺作為服務來在量子云平臺上提供。應用此類量子云平臺，所有用戶都可以方便地在云平臺上進行自己特定的軟件開發，但這

126、同時也限制了用戶在不同云平臺上進行遷移。目前來看提供Q-PaaS類型服務的量子云平臺是數量最少的，這是因為它既不能徹底繞開復雜的量子知識來開發軟件滿足自身的需求，也無法滿足研究所和高校這類針對具體的量子特性進行研究的需求。Q-SaaSQ-SaaS是指整個量子云平臺提供的是一種軟件類型的服務。目前Q-SaaS類型的量子云平臺主要是面向其他領域的大型企業。這些企業希望在量子時代能夠依靠量子技術的強大算力解決當前難以解決的實際問題，繼續保持自身行業內的領先地位。雖然目前量子云平臺所提供算力尚不足滿足大多數企業實際應用需求，但他們已經在通過和量子云平臺間的合作，開發、完善適合自身的軟件，靜待量子硬件領

127、域下一次突破。目前來說大部分量子云平臺的服務以目前來說大部分量子云平臺的服務以Q-SaaSQ-SaaS為主為主，這是由于當前量子計算機開發人員需要同時掌握一定程度的量子知識和編程能力，相應人才供不應求，而Q-SaaS類型的服務則可以繞過這些人力與技術難關。預計在未來隨著量子開發人員的逐漸增多，部分大型企業會出于保障自身數據安全，降低營運預計在未來隨著量子開發人員的逐漸增多，部分大型企業會出于保障自身數據安全，降低營運風險，以及自身差異化產品開發的考慮，完成由選擇風險，以及自身差異化產品開發的考慮，完成由選擇Q-SaaSQ-SaaS服務到選擇服務到選擇Q-PaaSQ-PaaS、Q-IaaSQ-I

128、aaS服務的逐服務的逐漸轉變。漸轉變。量子計算模擬器量子計算模擬器當前，量子云平臺能接入的量子計算機數量及算力不能滿足人們對量子比特數的設定值，這將會導致很多實際應用的驗證過程和結果受到影響。為解決這一問題，量子計算模擬器應運而生。Q-SaaSQ-SaaSQ-IaaSQ-IaaSQ-PaaSQ-PaaSQuantum Infrastructure as a ServiceQuantum Platform as a ServiceQuantum Software as a Service48軟件、算法、云平臺量子計算模擬器是指通過經典計算機底層編程來模擬量子特性，進而依靠模擬出的“量子”搭建量子

129、計算機來進行相應計算。量子計算模擬器可以模擬量子糾錯、量子噪聲等特性，并且支持量子指令，這滿足了量子軟件及算法的開發需求。量子計算模擬器與當前真實量子計算機相比，具有成本低、算力強、支持更量子比特數高、不易受外界環境干擾等優勢，使得其在量子算法以及量子軟件的開發中被廣泛應用。目前各類量子云平臺提供的真實量子計算從幾量子比特到十幾量子比特不等，而同平臺下的使用超級計算機模擬的量子計算則可以提供從幾十量子比特到上千量子比特不等。如IBM提供了5,000量子比特的可以用作噪聲模擬的simulator_stabilizer和100量子比特的可以用來模擬量子弱糾纏的simulator_mps等多種量子計

130、算模擬器。本源量子則提供了4種模擬器后端：35量子比特的全振幅量子計算模擬器、68量子比特的部分振奮量子計算模擬器、200量子比特的單振幅量子計算模擬器和32量子比特的含噪聲量子計算模擬器。Google的高性能開源量子電路模擬器Qsim已證明能在111秒內在一個谷歌云節點中以14柵極深度模擬一個32量子比特量子電路。Amazon Braket提供完全托管的高性能張量網絡模擬器（TN1），這種基于張量網絡的電路模擬器可以支持高達50個量子比特的量子計算模擬。Atos是第一個成功模擬量子噪聲的公司，其開發的量子模擬器Atos量子機器學習機（Atos QLM）被稱為世界上性能最好的商用量子模擬器，該

131、模擬器將高功率、超緊湊的機器與通用編程語言相結合，使研究人員和工程師能夠開發和試驗量子軟件。盡管量子計算模擬器的發展給量子計算機的軟件與算法的研發提供了極大便利，但量子計算模擬器模擬量子比特數目受限于經典計算機算力及相關算法，同時較高的能源消耗也在一定程度上限制了各平臺量子計算模擬器算力的無限增加。在量子硬件技術仍有待進一步突破的今天，應用量子在量子硬件技術仍有待進一步突破的今天，應用量子計算模擬器不僅滿足了絕大部分量子軟件與算法的研究，而且也將研發成本降到了最低，是當前發計算模擬器不僅滿足了絕大部分量子軟件與算法的研究，而且也將研發成本降到了最低，是當前發展量子計算的重要支撐力量。展量子計算

132、的重要支撐力量。TypeTypeNameNameQuantum BitQuantum BitNoise ModelingNoise ModelingStatevectorStatevectorSchrdinger wavefunctionsimulator_statevector32YesStabilizerStabilizerCliffordsimulator_stabilizer5,000 Yes（Only Clifford）Extended Extended stabilizerstabilizerExtended Clifford（e.g.,Clifford+T）simulator_e

133、xtended_stabilizer63NoMPSMPSMatrix Product Statesimulator_mps100NoQASMQASMGeneral,context-awareibmq_qasm_simulator32Yes圖表 4-6量子計算云平臺服務類型來源：IBM已發布的量子計算模擬器對比49軟件、算法、云平臺量子計算云平臺發展現狀量子計算云平臺發展現狀量子計算云平臺綜合了量子計算與云計算的優勢，滿足量子計算研究與開發需求。目前全球約有二十多家量子計算云平臺的提供商，他們將量子計算機與云計算，可以在沒有物理量子計算機的情況下通過網絡訪問。這意味著用戶可以在云計算環境中使用量

134、子計算機，云平臺的出現使得更多人比以前更容易獲得量子計算的體驗。量子計算云平臺主要提供商包括Amazon Braket、D-Wave的Leap、IBM的IBM Quantum Experience、Google的Cirq、Rigetti的Quantum Cloud Service、微軟的Azure Quantum、Xanadu的Strawberry Fields、本源量子云平臺、華為的HiQ等。2022年，量子計算云平臺發展成果總結如下：D-WaveD-Wave推出可通過位于美國的Leap量子云服務訪問的第一臺Advantage量子計算機，提供5000量子比特；Amazon BraketAma

135、zon Braket宣布支持IBM的一款量子軟件開發工具包Qiskit，且在Qiskit上編寫的程序可以在Braket的任何門機器上運行；中科酷原中科酷原推出中國首個原子量子計算云平臺“酷原量子云”，目前提供中性原子量子計算模擬器及qiskit量子計算模擬器；IonQIonQ宣布在Azure Quantum平臺上推出IonQ Aria，IonQAria是繼2019年底推出IonQ Harmony后，加入Azure Quantum平臺的第二個IonQ系統；Rigetti ComputingRigetti Computing在Microsoft的Azure Quantum平臺上以公共預覽版推出Ri

136、getti QCS，Azure Quantum用戶按需訪問Rigetti的Aspen-M-2 80量子比特和Aspen-11 40量子比特超導量子處理器，以開發和運行量子應用程序；ArqitArqit將其Quantum Cloud平臺部署在亞馬遜網絡服務AWS產品上。50軟件、算法、云平臺注：圖中不包含已開發出量子計算云平臺的研究機構（例如，中國科學院量子信息與量子科技創新研究院、浙江大學計算機科學與技術學院、中國科學院物理研究所、美國桑迪亞國家實驗室）圖表 4-7全球量子計算云平臺分布圖51量子計算云平臺發展趨勢量子計算云平臺發展趨勢“云計算云計算+量子計算量子計算=量子計算云平臺量子計算云

137、平臺”，這一有機結合一定程度上解決了當前量子計算機資源緊張的問題，擴大了量子計算的覆蓋范圍，同時，也將推動量子算法與量子軟件的開發進程。未來幾年，隨著量子計算業務的增長，一些重要的因素將有可能為量子云帶來新的發展機會。|Version Feb 2023軟件、算法、云平臺服務類型的轉換服務類型的轉換量子計算云平臺量子計算云平臺量子計算模擬器量子計算模擬器安全問題安全問題向量子互聯網過渡向量子互聯網過渡隨著量子基礎技術的突破，在未來，應用覆蓋范圍的擴大和應用程度的深化勢必會促進一部分Q-SaaS云平臺用戶隨著對于量子計算技術和量子編程的了解深入而逐漸轉化為Q-PaaS和Q-IaaS云平臺用戶。這一

138、發展趨勢在當今云計算市場規模的變化中也能略見一二。后端（量子計算機硬件）有設定的操作序列并按順序執行計算任務，用戶發送任務至云端后，機器往往不是可以立即運行，非計算因素導致的延時會影響實驗進程。對此，一些供應商已實現預定功能，用戶可通過預定后端時間來解決任務的等待時間較長這一問題。在用戶體驗方面，供應商還有待進一步提高服務能力。在NISQ時代，量子計算模擬器在量子算法和量子軟件開發等方面是當下性價比極高的選擇。但到糾錯量子計算機時代，量子計算機模擬器的效用可能會降低，或是尋求新的發展。由于量子云平臺是線上平臺，不可避免地存在著對數據安全性的挑戰。量子計算技術正處在發展的初期，對量子云平臺如何防

139、止黑客攻擊、如何保證數據安全等相關方面的研究還有待深入。云加密的漏洞日益增加，除了技術層面需要不斷提升，在政策和立法支持方面也需要同步推進。目前的量子云是通過經典云訪問的，但隨著量子技術進一步發展，量子互聯網有望擴大其覆蓋范圍，如何將現在的經典云訪問融合到傳輸量子比特的量子互聯網中，是下一步需要考慮的問題。整體來看，量子云平臺在未來很長的一段時間都是量子計算領域不可或缺的一部分，且為量子計算產業的商業化貢獻活力。當下首要的任務是繼續優化量子云平臺產品和服務，以提供量子基礎當下首要的任務是繼續優化量子云平臺產品和服務，以提供量子基礎設施或者差異性軟件開發等服務形式擴大自身市場份額，為迎接將要到來

140、的量子計算時代做好準備。設施或者差異性軟件開發等服務形式擴大自身市場份額，為迎接將要到來的量子計算時代做好準備。5205國家政策國家政策通過對目前全球主要量子參與國家在資本投入、研究成果、研究員數量、專利數量、論文發表資本投入、研究成果、研究員數量、專利數量、論文發表數量和量子公司數量數量和量子公司數量6個維度進行評價，可以看出，目前美國和中國最為領先，其次是歐洲各國如德國法國等。此外加拿大與澳大利亞在專利申請數量上也位于前列。報告梳理了2022年全球量子計算主要參與國所發布的相關政策，并從資金支持類政策、國際合作類政策以及戰略制定類政策三方面分別進行分析。政府資金支持日益加大政府資金支持日益

141、加大量子科技屬于前沿科技領域，且當前處于早期發展階段，而各科技大國顯然都發現了量子信息科技是未來科技競爭的那顆明珠，需要在目前和將來投入大量的資金支持其發展，而各國政府必須是量子科技發展的投資主力。2022年，全球主要科技國家均提出在量子科技領域提供政策資金支持,但不同國家在資金支持力度方面存在較大的差異，資金投入主要集中在發達國家或其他較早開始布局量子技術的國家，比如美國、中國、歐盟及其成員國、英國、以色列、加拿大、澳大利亞、以色列和日本等。圖表 5-1 全球量子主要參與者評價體系|Version Feb 2023注：評分采用5分制，1為最差，5為最優，代表1分，代表5分。綠色箭頭表示綜合實

142、力較其他國家/地區較好，黃色和紅色依次次之。資料來源：ICV54國家政策圖表 5-122018-2022全球QIS投資$140.4 Million$140.4 MillionJapanJapan$6.3 Billion$6.3 BillionChinaChina$32.0 Million$32.0 MillionKoreaKorea$24.7 Million$24.7 MillionSingaporeSingapore$52.5 Million$52.5 MillionAustraliaAustralia$5.0 Billion$5.0 BillionAmericaAmerica$6.0 Mi

143、llion$6.0 MillionCanadaCanada$5.3 Million$5.3 MillionSpainSpain$16.2 Million$16.2 MillionSwitzerlandSwitzerland$845.0 Million$845.0 MillionFranceFrance$1.94 Billion$1.94 BillionBritainBritain$120.3 Million$120.3 MillionAustriaAustria$1.37 Billion$1.37 BillionIndiaIndia$2.7 Million$2.7 MillionLuxembo

144、urgLuxembourg$1.67 Billion$1.67 BillionNetherlandsNetherlands$632.0 Million$632.0 MillionRussiaRussia$870.8 Million$870.8 MillionGermanyGermany$24.1 Million$24.1 MillionFinlandFinlandGlobal Total QIS Investment by Major Countries 2018-2022 Global Total QIS Investment by Major Countries 2018-2022（$Mi

145、llion$Million）$91.0 Million$91.0 MillionIsraelIsrael$10.0 Million$10.0 MillionQatarQatar41.35%Asia Pacific41.35%Asia Pacific32.01%Europe32.01%Europe26.11%North Ameriaca26.11%North Ameriaca 0.53%Middle East 0.53%Middle East01000200030004000500060007000LuxembourgSpainCanadaQatarSwitzerlandFinlandSinga

146、poreKoreaAustraliaIsraelAustriaJapanRussiaFranceGermanyIndiaNetherlandsBritainAmericaChina20182019202020212022|Version Feb 202355國家政策各國紛紛制定量子戰略各國紛紛制定量子戰略20222022年，美國、中國、英國、澳大利亞、德國、歐盟等國家年，美國、中國、英國、澳大利亞、德國、歐盟等國家/地區均發布了量子科技規劃或法案，地區均發布了量子科技規劃或法案，以支持量子科技發展。以支持量子科技發展。英國發布2022年春季聲明，支持人工智能、量子計算和機器人技術；歐盟發布歐洲

147、芯片法案，并公布430430億歐元億歐元芯片法案，支持開發量子芯片。法案稱，到2030年歐盟計劃投入超過430430億歐元億歐元（約490億美元）；發布2021年國家研究基礎設施（NRI）路線圖，將量子作為新路線圖中的優先研究領域；發布量子系統研究計劃，其任務是在未來十年將德國帶入歐洲量子計算和量子傳感器領域的領先地位，并提高德國在量子系統方面的競爭力；相繼發布量子計算網絡安全防范法案、關于加強國家量子計劃咨詢委員會的行政命令、關于促進美國在量子計算方面的領導地位同時減少對脆弱的密碼系統的風險的國家安全備忘錄、芯片法案、關于促進美國在量子計算領域的領導地位，同時降低易受攻擊的密碼系統風險的國家

148、安全備忘錄，以支持量子技術的發展。2月2月6月4月全年英國英國歐盟歐盟澳大利亞澳大利亞美國美國德國德國綜合來看，資金主要的投入領域包括量子計算、量子人才、建立量子研究機構等。量子計算方面，2022年2月，以色列撥款 6200 6200 萬美元萬美元建造該國第一臺量子計算機；10月，德國投資2 2億歐元億歐元開發基于離子阱的量子計算機。量子人才方面，2022年5月，澳大利亞工黨承諾提供400400萬美元萬美元支持量子研究人才發展；6月，由美國喬治梅森大學量子科學與工程中心運營的 K12 量子人才發展項目獲得了 3.5 萬億美元的眾議院撥款法案中的 65 65萬美元萬美元；7月，美國政府投資300

149、300萬美元萬美元，用于量子科學研究生培訓計劃。研究機構的建立方面，2022年4月，卡塔爾撥款10001000萬美元萬美元啟動國家量子計算計劃，資助卡塔爾量子計算中心（QC2）的建立，進行與量子計算、量子密碼學和量子人工智能（AI）的相關領域的創新研究；2022年7月，以色列宣布斥資29002900萬美元萬美元成立量子計算研發中心。56國家政策國際合作與對抗并存國際合作與對抗并存以G7為核心的西方發達國家在2022年明顯地加強了聯盟科技聯盟的行動，包括美國、加拿大、澳大利亞、法國、德國、瑞士、芬蘭、日本等都互相開展政府層面的戰略合作，共同制定發展規劃或共同投入資金開發量子項目，合作培養下一代量

150、子人才與共同投入研發基礎設施等，以促進量子技術研究與量子產業發展。比如，2022年，美國分布與英國、澳大利亞、芬蘭、瑞典和法國都簽署了量子信息科學技術（QIST）合作聯合聲明。聯合聲明將使各自雙方能夠利用各自在QIST中的優勢，建立全球市場和供應鏈、創建相互尊重和包容的科學研究社區，并培養未來一代的技能和潛在人才。相比于美國與西方發達國家之間的密切合作，美國帶領其盟友對中國展開了科技封鎖，無論是美國頒布的關于加強國家量子計劃咨詢委員會的行政命令和關于促進美國在量子計算方面的領導地位同時減少對脆弱的密碼系統的風險的國家安全備忘錄，還是針對半導體行業的2022年芯片和科學法案，都在不斷限制中國的量

151、子科學技術研發與產業發展。相比于美國及其盟友間廣泛且深入的量子科技交流與合作，中國只能依靠自己內部人才、技術、上游設備與器件供給，來實現量子技術的進步。如果我們觀察在20世紀，中國在國際極限封鎖情況下完成的了不起的國家重大科技工程，到如今他們將量子計算機作為國家重大科技目標，發揮其舉國體制的優勢，那美國應該不愿意看到最終的競賽結果。5706投融資投融資融資規模增速放緩融資規模增速放緩量子計算作為前沿科技和未來產業的重點，屬于顛覆性技術，投資機構的投資熱情來自量子計算作為前沿科技和未來產業的重點，屬于顛覆性技術，投資機構的投資熱情來自2 2方面，方面，國家支持與國際競爭，以及技術突破所帶來的預期

152、。國家支持與國際競爭，以及技術突破所帶來的預期。ICV統計了2018年至2022年全球主要量子計算企業的融資情況，涉及1414個國家，6767家量子計算企業，136136筆融資。具體如下：611844721917204520182018201920192020202020212021202220221.022.021.573.060.072018年至2022年，全球量子計算融資金額從0.61美金快速增長至20.4520.45億美金億美金，五年增長了33.533.5倍倍，五年的CAGRCAGR為為140.6%140.6%；尤其是2021年，全球量子計算的融資金額呈爆發式增長，約為2020年的4.

153、54.5倍倍。2022融資金額雖較2021年有所增長，但增長幅度不高，增長率僅為僅為7%7%，似乎全球對量子計算的投資熱情出現了短暫的回落，未能將前幾年的動能進行延續。2022年投資表現背后可能的原因主要有幾方面：首先是受通貨膨脹、美聯儲加息和經濟衰退陰霾影響，全球范圍內資金避險需求增加，VC市場進入了調整期；其次是多家量子計算上市公司在2022年表現得十分糟糕，二級市場的投資回報極大打擊了一級市場的機構信心；第三，實用型量子計算機還需要數年的等待，較長周期的投資模式壓縮了機構范圍；最后，2022年全球范圍內新增量子計算公司出現了下滑，沒有更多的融資主體出現在市場上?？傮w來說，還是機構投資熱情

154、和投資信心出現了問題。|Version Feb 202359圖表 6-1:融資金額&增長率（2018-2022）（單位：百萬美元）投融資20222022年全球融資特點分析年全球融資特點分析2022年，量子計算產業共融資20.4520.45億美元億美元，與2021年總融資額相比增長有所放緩，但從整體來看，量子計算行業投融資長期仍保持增長態勢。對于投融資市場增速放緩，更為細節的表現如下。注：其他包括上市增發（1）、未披露（4）、贈款（3）、IPO（1）、第三方配售增資（1）、風投（1）、股權+贈款（2）、股權投資（1）、合并注資（1）、合同簽訂（1）、可轉換票據（1）、可轉換債券（1）、債務融資（

155、2）、PIPE（2）歐盟：荷蘭、芬蘭、德國、法國|Version Feb 202360圖表 6-2:國家及各融資輪次、數量、金額（2028-2022）（單位：輪次、筆數、百萬美元）投融資融資事件呈線性增長態勢融資事件呈線性增長態勢從2018至2022統計的融資事件看，全球量子計算企業獲得的融資筆數呈線性增長態勢，繼美國Google于2019年宣布首次實現量子優越性后，增長較為明顯。但從融資事件來分析，我們并未發現融資規模出現放緩的明顯趨勢，雖然2022年只比2021年多了8 8筆筆，而2021年卻比2020年增加了1717筆筆。但如果我們觀察融資階段的情況，我們就會發現2022年在天使輪階段的

156、融資少了很多。缺乏人才也可能是重要原因之一，即量子人才總的培養周期較其他行業來說更長。量子相關人才培養大約需要78年的時間，培養完成之后僅有70%80%有機會加入科研團隊。并且進入所在科研團隊之后還要繼續培養一年左右，才能徹底適應所在崗位。除此之外仍有部分成員在后續工作中因不適應或未達到心理的預期而選擇轉行，造成相關教育資源浪費。人才的缺乏也會導致初創公司減少，研發進展緩慢等一系列問題，從而間接導致總融資需求下降。美國企業覓得全球最多融資款美國企業覓得全球最多融資款從2018年至2022年，美國的量子計算機公司合計獲得融資達到23.623.6億億美金美金，不僅是單一融資最大國，更是比后面的加拿

157、大、中國、芬蘭、英國、澳大利亞、以色列、法國、荷蘭和德國，一共9個國家的融資加總還要多，這充分展現了美國量子計算創業公司的競爭力和最為成熟的資本市場體系。排名第二位的是加拿大，加拿大擁有Xanadu和D-Wave兩家量子計算明星公司，并且在技術和人才等方面也緊追美國，擁有強大的競爭力。中國從2018年開始也出現了好幾家量子計算機創業公司，雖然他們的真正的技術能力一般體現在科研院所里，但都不妨礙這些公司受到了資本的追捧，比如本源量子通過4-5輪融資，估值接近1313億美金億美金。61投融資SPACSPAC成為成為20222022年量子公司上市的主要方式年量子公司上市的主要方式2022年2月，D-

158、Wave 公司與公開交易的特殊目的收購公司DPCM Capital，Inc.（紐約證券交易所代碼：XPOA）（“DPCM Capital”）簽訂了最終交易協議，并在紐約證券交易所（NYSE）進行交易。該SPAC上市融資3.43.4億美元億美元，當時估值約為1 16 6億美元億美元，最終實際募資不足。3月，Rigetti Computing（納斯達克股票代碼：RGTI）與 Supernova Partners Acquisition Company II,Ltd.（“Supernova”）（NYSE:SNII）完成業務合并。Rigetti 的普通股和認股權證將在納斯達克資本市場交易，該 SPAC

159、 融資 Rigetti 總計獲得了大約 2.6 2.6 億美元億美元?？梢钥闯?，二級市場上的量子計算公司在 2022 年主要是以SPAC形式上市并獲得融資。用SPAC的方式融資不僅節省時間，費用也相對低很多，并且充分符合美證監會規定的最低公開上市標準要求；而相對于傳統的買殼上市，SPAC 的殼資源干凈，沒有歷史負債及相關法律等問題。股價暴跌凸顯行業整體低迷走勢股價暴跌凸顯行業整體低迷走勢目前美股量子計算相關初創企業整體走勢十分低迷、且涉及一些負面新聞（如糟糕的現金流等），有些甚至面臨退市風險。將顛覆性技術轉化為商業成功是極為困難且罕見的，既需要將科學進步轉化為實用產品，從付費客戶那里創造需求，

160、也需要從耐心的投資者那里籌集足夠的資金。當前量子計算正處于含噪聲的量子計算階段，也就是NISQ時代的早期階段。漫長的技術突破等待與付費用戶的稀缺與吝嗇，對量子計算機行業整體都是持續的威脅。2022年顯然是讓大家感受到了實在的威脅，雖然夾雜著新冠疫情、全球經濟放緩及科技對抗等多重因素，但這種威脅才剛剛開始。如何將先進技術轉化創造為有效需求，并且獲得持續的耐心的資金，是接下來所有量子信息從業者必須要關注的首要問題。6207供應商評價供應商評價CTF模型是幫助公眾了解前沿技術領域及對應公司的發展情況，前沿科技具有技術路線未收斂、技術發展存在高度不確定性、商業化推進處于早期等諸多特點，隨著技術的不斷發

161、展，對公司的評價需要一套合理的模型，對特定時期前沿技術供應商的綜合評估形成“共識”。CTF模型由4層不同大小的扇形區域縱深呈現，以及3維坐標共同構成。橫向坐標 Maturity of Maturity of TechnologyTechnology（技術層面，即供應商的技術、研發、團隊等）、側向坐標 Commercialization of Commercialization of TechnologyTechnology（商業層面，即供應商的營收、客戶、用例等）以及隱含變量 Implicit Variable Implicit Variable（底蘊層面，即供應商長期經營所積淀的能夠助推企業

162、發展的要素）。CTF模型根據供應商在不同維度的綜合表現，將其劃分如下四個扇面中：PilotPilot（領航者）、OvertakerOvertaker（超越者）、ExplorerExplorer（探索者）和Chance-seekerChance-seeker（尋機者）。由于新興技術處在高速成長期，也存在高度不確定性，因此，各細分領域的CTF圖需要不定期進行更新。CTF模型含義見附件。全球量子計算競爭格局分析全球量子計算競爭格局分析圖表 7-1 全球量子量子整機供應商評價體系|Version Feb 202364Xanadu供應商評價第一類如第一類如IBMIBM，其為行業的絕對領導者，憑借龐大的公

163、司體量以及先進的科學技術領跑整個量子計算賽道。第二類為第二類為IntelIntel或或RigettiRigetti這樣的公司，其技術就緒度在各自路線均位于領先地位，且同樣為上市公司企業規模較大但缺乏一定的商業化手段，導致整體進度較IBM、Google等第一梯隊有所放緩。第三類如微軟，第三類如微軟，規模龐大且為成熟的科技公司，但由于選擇了較為困難的拓撲量子計算賽道，導致技術上遲遲未能取得突破，因此也拖累了公司的商業化進程。Fan1Fan1PilotPilot第一類如第一類如D-WaveD-Wave這樣的公司，這樣的公司，商業化能力很強，曾賣出世界首臺商用量子計算機。但由于其未選擇基于邏輯門的量子

164、計算而是使用量子退火，因而帶來了技術上的局限，無法作為通用量子計算機來使用。第二類如第二類如IONQIONQ、PasqalPasqal以及本源量子、國盾量子以及本源量子、國盾量子等公司，占據了整個量子計算供應商的絕大部分比例。他們的特點是技術水平較第一梯隊仍有一定差距，但均在各自路線上穩步發展，并且公司經過幾年的運營已初具規模，漸漸有了自己個性化的產品，逐漸得到了下游合作公司的認可，積極探索該公司產品可能的應用，為整個量子計算賽道的中堅力量。Fan2Fan2OvertakerOvertaker第一類公司如量旋科技第一類公司如量旋科技，公司商業化較早，有自己成熟的產品。例如量旋科技，該公司發布了

165、全球首臺便攜式核磁共振量子計算機，并且不斷更新自己的云平臺尋找與下游應用企業的合作。同時該公司對超導路線的研究也在如火如荼地進行，雖然整體技術上與頭部企業IBM相比有較大差距，但是也具備一定程度上的后發優勢。第二類如玻色量子、啟科量子、中科酷原、微觀紀元第二類如玻色量子、啟科量子、中科酷原、微觀紀元等，這些公司雖然商業化程度仍有欠缺，但也填補了當前市場的空缺，緩解了供需關系，相關的產品也為公司帶來了一部分可觀的收益。在技術方面，各公司在其技術路線上均小有成就，但整體來說距離第一、二梯隊仍有一定差距。Fan3Fan3ExplorerExplorer典型的公司如典型的公司如 BleximoBlex

166、imo、QilimanjaroQilimanjaro Quantum Tech Quantum Tech、Nord QuantiqueNord Quantique、微觀紀元微觀紀元等，這些公司的創始團隊都有其擅長的領域與技術，單點就在于如何平穩度過起步階段，盡早有產品或者原型機產出，找到合適的市場定位，積極參加各種量子產業峰會以及與第三方咨詢企業合作宣傳展示，以逐步增加企業的曝光率。Fan4Fan4Chance-seekerChance-seeker65供應商評價起步早，2005年開始全力攻關拓撲量子計算；布局了多條技術路線，與代爾夫特理工大學共建量子實驗室，大手筆投資光量子計算公司PsiQ，

167、云平臺還接入了離子阱和超導量子計算機；軟件方面有著無與倫比的地位，推出量子開發工具，包括Q#量子編程語言。2022年，微軟提出的“拓撲間隙協議”（TGP）消除了產生拓撲量子比特的最大障礙。拓撲拓撲云平臺云平臺起步最早，有超過20年的研究經驗；在量子計算機數量和量子比特數量方面有優勢；建設了世界領先的量子生態，量子聯盟擁有140多個成員；硬件、軟件、算法、云平臺全棧式布局；IBM是量子教育的領先公司。于2022年年底推出了擁有433個量子比特Osprey芯片，將芯片上之前的量子比特最高數量記錄增加三倍。超導超導全棧全棧世界領先的半導體公司，在集成技術方面有優勢，已經將硅量子比特的運行溫度提升至1

168、K。為二進行硬件糾錯的拓撲量子計算路線選擇的企業。22年年底，其硅自旋（半導體）量子比特芯片良率高達95%，并刷新了硅自旋量子比特數量的新紀錄12個超導超導半導體半導體起步晚但發展快，2022年年中Quantinuum的System Model H1-2量子計算系統的性能翻了一番，經4096量子體積（QV）的商用量子計算機之后又擴展到20個全連接的量子比特；目前人才儲備充足，團隊成員超過100人。與三星、寶馬、摩根大通等世界500強公司達成戰略合作。離子阱離子阱全球最大的云計算服務商，四種類型（退火、超導、離子阱、光量子）的硬件都能在其云平臺上訪問。在容錯量子計算研究方面已取得一定的成果。20

169、22年，亞馬遜使用AWS Parallel Cluster（并行集群）和QuEST（量子精確模擬工具包）執行了大規模量子電路模擬，演示了一個最多4096個計算實例的計算資源部署。超導超導云平臺云平臺典型企業分析典型企業分析66供應商評價創始人是離子阱量子計算領域的先驅，研究經驗很豐富；首家上市的量子計算初創公司，融資數億美元。正在努力開發分布式量子計算。2022年，IONQ的新型鋇基量子計算機的讀出保真度，即狀態制備和測量（SPAM）保真度，從99.5%提高到99.96%，且在今年年中發布了其最新一代的包含32個量子比特的量子系統IonQ Forte。離子阱離子阱全球最大中性原子路線的量子計算

170、公司，有著1.79億美元的融資。該公司一直致力于加速基于中性原子的量子計算技術的商業化，且在開發基于激光冷卻中性銫原子的量子計算機。得益于中性原子技術在本年度的爆發，在2022年中，該公司收購了總部位于芝加哥的量子計算軟件公司Super.tech，并推出了世界上第一臺基于門的商業冷原子量子計算機Hilbert測試版。中國唯一上市量子企業，推出了優化版本的室溫超導量子計算操控系統“ez-Q Engine”2021版，公司今年開始向低溫信號傳輸系統（如低溫電子器件、低溫線纜）等相關組件類產品延伸。聯合中國科學技術大學、中科院上海技術物理研究所等聯合研究團隊完成了超導量子計算原型機“祖沖之 1 號”

171、和“祖沖之 2 號”的研發并實現了“量子計算優越性”。2022年該公司與中科院量子信息與量子科技創新研究院升級了其“量子計算云平臺”合作，部署了“QCIS”“isQ-Core”“青果（Quingo）”等編譯語言，實現在線運行量子算法。超導超導云平臺云平臺全棧式量子計算上市公司，覆蓋從量子處理器到控制系統、云平臺再到量子編程、應用程序的全過程。實現了可擴展的量子芯片技術。2022年，該公司在Microsoft的Azure Quantum平臺上以公共預覽版推出Rigetti QCS，Azure Quantum用戶可以按需訪問Rigetti的Aspen-M-2 80量子比特和Aspen-11 40量

172、子比特超導量子處理器，以開發和運行量子應用程序。超導超導全棧全棧中性中性原子原子超導超導全棧全棧人類歷史上第一次量子優越性展示；完成了量子化學模擬；有著強大的人工智能能力，是量子計算+AI研究的領導者；資金實力雄厚。2022年，Google首次實現了“越糾越對”突破了量子糾錯的盈虧平衡點。67推出了中國首個量子化學模擬平臺；算法方面處于領先地位；注重量子人才的挖掘，舉辦多次全國量子計算大賽。今年年底，其設計的“超導量子芯片”專利獲得國家知識產權局批準（CN115271077A），降低了量子比特之間的串擾。超導超導模擬模擬云平臺云平臺供應商評價超導超導半導體半導體布局多條技術路線，已分別推出超導

173、和半導體量子芯片，同樣是全棧公司，擁有中國領先的量子計算云平臺和算法團隊，其算法在金融、化學、航空等方面均有應用。2022年年初，由本源量子與合肥市大數據公司共同打造的量子計算全球開發者平臺正式上線。該平臺前身為中國首個以“量子計算”為主要特色的雙創平臺。除此之外，該公司還發布中國首個量子計算機和超級計算機協同計算系統解決方案以及實現了硅基半導體自旋量子比特超快操控。（自旋比特操控速率可達542MHz）全球首款可編程桌面型核磁共振量子計算機；目前已經完成集成超導量子芯片、射頻測控系統、稀釋制冷機、量子云平臺、量子操作系統及應用軟件在內的實用型超導芯片量子計算機。公司在2022年推出了便攜式的量

174、子計算教學機“雙子座mini”，新機型更加適用于量子計算教育和普及。超導超導核磁共振核磁共振中國第一家同時具備量子計算研發和精密測量能力的產業化公司；原子單比特門保真度、相干時間、雙比特門保真度較高；上線國內首個原子量子計算云平臺“酷原量子云”；2022年，該公司完成了量子計算研究與制造中心的建設；光學系統中的激光器、光放大器以及EOM等實現了公司自主化研制；為目前中性原子量子計算路線中的頭部企業。中性原子中性原子云平臺云平臺啟科量子擁有具有自主知識產權的ARTIQ架構量子計算測控系統QuSoil，于2022年年底正式發布工程化離子阱低溫真空系統Aba|Qu|Cryovac，并于2023年正式

175、發布了工程機1.0（中文簡稱“天算1號”）。全棧全棧分布式分布式離子阱離子阱68中國唯一金剛石NV色心量子計算機企業。該公司發布了全球首款金剛石量子計算教學機，該儀器在室溫大氣條件下運行，無需低溫真空環境，使得設備有著較低的運行成本，桌面型的設計讓它能適應各種不同的教學環境，同時配套有相關軟件與云平臺。此外該公司還發布了全球首臺離子阱多比特量子計算原型機。NVNV色心色心離子阱離子阱光量子光量子伊辛機伊辛機2022年，玻色量子憑借“量子AI分子對接模擬平臺”與“天工經世量子金融策略平臺”成為率先實現光量子計算場景應用商業化的企業之，其在光量子計算領域搭建完成數十項核心自主技術專利基礎矩陣，體系

176、覆蓋各類型光量子計算機的量子神經元芯片方案，以及“3+1”通用光量子系統架構拓撲等。同年，玻色量子的第一代天工光量子計算驗證平臺，在國內實現25節點任意相連可編程的MAX-CUT問題相干量子計算優化求解驗證，并可實現50微秒內在30,000,000多種可能性中篩選出4個最優解之一，初步驗證了量子的“實用優越性”，具有深刻的應用意義和廣泛的應用價值。供應商評價光量子光量子全域全域已實現光量子計算機的編程，推出光量子計算芯片以及首個光量子計算云平臺，并擁有全棧式量子軟件平臺。2022年中，該公司使用最新發布的216光量子比特可編程光量子計算機Borealis（北極光）完成高斯玻色采樣實驗，展示了量

177、子計算優越性。半導體半導體為硅量子計算機的先驅，利用CQC2T一直在研究的基于硅的量子比特技術。公司在該路線中融資較多，得益于與超導量子計算機硬件設備共性，以及成熟的CMOS工藝。在2022年中，該公司推出了世界首個原子級量子集成電路。并于今年年底新創造出常溫、抗干擾自旋量子比特讀出技術。NVNV色心色心用合成鉆石生產午餐盒大小的量子加速器，正在引領在室溫下運行的金剛石量子加速器的開發，從而實現量子技術的簡化和極端微型化。利用這項新技術的特性可以生產硬件和軟件，產生任何室溫量子態的最長相干時間。這意味著這種形式的量子計算可以在傳統計算機可以使用的任何地方使用。2022年年初，成為首個在該平臺上

178、線的基于中性原子的量子計算機服務，為終端用戶提供一系列量子計算的數字與模擬能力。7月，在光鑷中實現了最多361個原子的大型組裝陣列，證實了擴展中性原子量子比特的能力，9月推出324個原子（量子比特）的量子處理器。中性原子中性原子超導超導退火退火已實現光量子計算機的編程，推出光量子計算芯片以及首個光量子計算云平臺，并擁有全棧式量子軟件平臺。2022年中，該公司使用最新發布的216光量子比特可編程光量子計算機Borealis（北極光）完成高斯玻色采樣實驗，展示了量子計算優越性。69中國最早投資量子計算的公司之一，與中科院共建實驗室，已合作推出基于超導量子計算機的云平臺；自研量子計算模擬器“太章”，

179、及“太章2.0”；中國最大、世界領先的云計算服務商。該公司于2022年年初，設計并制造出兩比特fluxonium量子芯片，實現了單比特操控精度99.97%，兩比特iSWAP門操控精度最高達99.72%，在此類比特中達到全球最佳水平。超導超導模擬模擬云平臺云平臺08產業分析與預測產業分析與預測ICV仍然認為20272027年年會是全行業一個重要的時間點會是全行業一個重要的時間點，在這之前的五年，我們仍處于NISQ時代的關鍵階段，一方面各大公司將較大概率完成各自的技術路線圖目標，通用量子計算機將在比特數與保真度等方面將實現技術突破，但通用量子計算機仍只能用來滿足科研實驗室以及極少部分云平臺的商業需

180、求，緩慢而穩定地增長；另一方面，專用量子計算機既有可能實現部分應用，即相干操縱數百個量子比特，應用于組合優化、量子化學、機器學習等特定問題，指導材料設計、藥物開發等。產業規模在五年時間將增至319319億美元億美元2022年，全球量子產業規模達到12.912.9億美元億美元，較2021年增長了61.25%61.25%，增長率有所減緩，但基本符合行業發展規律。產業規模的增長一方面來自行業參與者的增加，無論是整機公司，多技術路線的公司，軟件公司與行業用戶，產業鏈各個環節都增加了很多參與者；另一方面是來自投資的帶動，帶來了人才與設備的增加，無論是一級市場還是美國的SPAC上市，都給行業帶來了不少資金

181、。2022年，全球各主要量子計算機公司營收規模都非常凄慘，以政府和各國軍方為主要采購方的模式仍然要持續數年，產業投資在無法獲得預期回報的背景下，企業將壓縮技術和人才的投資，更多的產業推動將來自政府和科研院所。2022年是全球量子產業低迷周期的起點，還是獲得強大動能的新起點？這個仍然需要觀察。CAGR 44.5%CAGR 44.5%CAGR 31.28%CAGR 31.28%2022202220252025202720272028202820302030203520353.73.73.73.723.323.387.887.8607.0607.0487.3487.3119.7119.731.931

182、.98.78.75.05.01.31.3圖表 8-1 全球量量子計算產業規模（20222035）單位：十億美元|Version Feb 202371產業分析與預測我們對2021年的報告預測數進行了修訂，我們預計，到20272027年年，全球量子計算行業的產業規模將達到8787億美元億美元；而到了20282028年年將快速增長到319319億美元億美元，行業進入爆發增長期，到20302030年年整體產業規模預計將達到11971197億美元億美元，行業應用實現較大規模的推廣，整機采購、云服務與應用解決方案將獲得龐大的采購量；在隨后的5到10年內，該產業規模將增長到20352035年年的607060

183、70億美元億美元。全球量子計算產業復合年均增長率（CAGR）自20222022至至20272027年年為31.28%31.28%，而20272027至至20352035年增長為44.5%44.5%，向萬億級產業規模邁進。各地區產業規模預測各地區產業規模預測20222022年年各地區產業規模分別為，北美為4.34.3億美元億美元，歐洲4.94.9億美元億美元，中國為1.11.1億美元億美元，亞太地區（除中國）為1.71.7億美元億美元以及其他地區合計1.51.5億美元億美元，分別占比32%32%、36%36%、8%8%、13%13%以及11%11%。到到20302030年年，各地區產業規模分別增

184、長為北美385.9385.9億美元億美元，歐洲435.6435.6億美元億美元，中國為122.7122.7億美億美元元，亞太地區（除中國）為131.5131.5億美元億美元以及其他地區合計121.6121.6億美元億美元，分別占比32%32%、37%37%、10%10%以及10%10%。從增長率變化來看，各地區基本上在同步在發展，值得注意的是，其他地區的市場規模雖伴隨著各個技術爆發的節點因整體市場規模放大而水漲船高，但就增長率而言，其余各地區增長率在20282028年之后年之后，逐年下降。其原因為各主要科技國均具備一定程度上的先發優勢，因此在技術爆發之后，無論是硬件還是軟件都迅速占領市場，并且

185、在龐大的資本加持下不斷擴張，從而擠壓了其他地區（如非洲地區）的量子計算發展。|Version Feb 20232022203011%Other13%Asia Pacific（ex-China）8%China36%Europe32%North America10%Others11%Asia Pacific（ex-China）10%China37%Europe32%North America圖表 8-2 全球量量子計算各地區產業規模（2022&2030）單位：%72產業分析與預測上游硬件細分市場規模預測上游硬件細分市場規模預測就20222022年年上游硬件的市場規模來說，最高為量子芯片的5.455

186、.45億美元億美元；其次是稀釋制冷機（與超高真空系統共同構成量子比特環境），為1.931.93億美元億美元；第三位則是射頻微波設備（量子計算測控系統）1.61.6億美元億美元。除此之外，超高真空系統的市場規模為0.330.33億美元億美元及低溫電子器件0.340.34億美元億美元也占據了一小部分市場份額。而量子芯片占最高市場份額的原因是一方面前期研發投入高，芯片研發與生產的成本都很高，芯片出貨量低，導致單價居高不下；另一方面是稀缺市場供給帶來的高溢價。到20302030年年量子芯片的市場規模將達到500500億美元億美元；其次是量子計算測控系統，市場規模將達到210210億美元億美元；第三則是

187、稀釋制冷機，市場規模為206206億美元億美元。除此之外，超高真空系統的市場規模增長到3232億美元億美元及光學系統由0.3億美元（2022年）增長到5050億億美元。圖表 8-3 全球量子計算上游產業規模（2022&2030）單位：十億美元|Version Feb 202373產業分析與預測20302030年后，量子芯片的市場規模占比較年后，量子芯片的市場規模占比較20222022年將有所下降。年將有所下降。這主要是由于2028年之后，量子計算機將開始大規模地商業化，由此帶來的量子芯片流片規模的上升使得其生產成本有所降低。超高真空腔的市場規模較超高真空腔的市場規模較20222022年則有所提

188、高。年則有所提高。其原因主要為當前離子阱尤其是中性原子路線在邁向專用量子模擬計算機的過程中起到了相當關鍵的作用，并且對于中性原子路線來說，最近兩年的技術持續突破，未來或將占據很多的市場份額，由此帶來的對于真空腔的需求也逐年增加。對于超導、半導體路線發展來說，既有針對稀釋制冷機本身發展起促進作用的，即持續擴大制冷功率以及針對量子計算機進行一定程度的適配優化。因為當前市售商用稀釋制冷機大多保留了幾十年前的架構模型，并未專門針對量子計算打造專屬的稀釋制冷機。未來隨著量子比特數量的幾何式增長，以及成倍增加的測控線路，這一發展趨勢將體現得更為明顯。除此之外也有相反的對于稀釋制冷機市場起抑制作用的，即對于

189、整機的發展趨勢，也就是向高溫超導以及室溫下半導體量子計算機的發展趨勢。由于長期維持接近絕對零度的量子比特運算環境需要消耗大量的能源，因此高溫乃至室溫超導一直是科學家們致力于解決的重要難題。因此在以上兩種原因共同作用（對沖）的影響下，稀釋制冷機的市場份額將會相對趨于穩定或逐漸降低。稀釋制冷機的市場份額將會相對趨于穩定或逐漸降低。相對地，射頻微波線纜、低溫電子器件尤其是射頻微波設備（量子計算測控系統）的市場份額射頻微波線纜、低溫電子器件尤其是射頻微波設備（量子計算測控系統）的市場份額占比，在未來將持續提高。占比，在未來將持續提高。其中一方面原因是隨著量子比特數量幾何程度的增加，對于測控系統的要求也

190、越來越高，隨著整體系統復雜度的增加，芯片化或者分布式等解決方案將對量子計算機最后的性能指標產生決定性的影響。另一方面考慮到量子糾錯的主趨勢，以及未來能夠實際應用的容錯量子計算機，這就對于測控系統提出了更為嚴苛的要求，既要解決大規模量子比特的信號串擾問題，又要同時降低系統延遲，這些因素將會不斷地提升研發以及使用成本。激光器、單光子探測器以及其他光學組件的市場份額占比，較激光器、單光子探測器以及其他光學組件的市場份額占比，較20222022年也將會有較大程度的提高。年也將會有較大程度的提高。其中一方面得益于光量子、離子阱以及中性原子等路線相對于超導路線量子計算的技術就緒程度的提高；另一方面則是隨著

191、未來510年的量子計算發展方向（即向著專用量子模擬計算的方向發展），需要光學測控系統的量子計算機的市場規模會有望有較大幅度的增長，從而使得激光器、單光子探測器以及其他光學組件的市場份額在2030年之后逐步提高。下游應用市場規模預測下游應用市場規模預測當下量子計算的下游應用以其在化工領域、金融領域、藥物研發領域、物流領域以及安防領域化工領域、金融領域、藥物研發領域、物流領域以及安防領域為主。74產業分析與預測20222022年年，化工領域市場份額為33.4%33.4%，醫藥研發領域24.6%24.6%,金融領域占比達到15.8%15.8%，安防領域占比13.9%13.9%，物流領域占比為10.5

192、%10.5%及其他領域占比1.8%1.8%。自20272027年以后年以后整個量子計算賽道迎來高速增長，截至20302030年年，化工領域市場份額將變為30.9%30.9%，醫藥研發領域為19.2%19.2%，金融領域為15.5%15.5%，物流領域占比將達到14.2%14.2%，安防領域13.9%13.9%以及其他領域占比6.3%6.3%。圖表 8-4 全球量子計算下游應用規模（20222030）單位：十億美元|Version Feb 20237509產業展望產業展望繼續提升量子計算性能。為了實現容錯量子計算，首要考慮的就是如何高精度地擴展量子計算系如何高精度地擴展量子計算系統規模統規模。在

193、實現量子比特擴展的時候，比特的數量和質量都極其重要，需要每個環節（量子態的制備、操控和測量）都要保持高精度、低噪聲，并且隨著量子比特數目的增加，噪聲和串擾等因素帶來的錯誤也隨之增加，這對量子體系的設計、加工和調控帶來了巨大的挑戰，仍需大量科學和工程的協同努力。實現專用量子模擬機并繼續探索量子計算應用實現專用量子模擬機并繼續探索量子計算應用。即相干操縱數百個量子比特，應用于組合優化、量子化學、機器學習等特定問題，指導材料設計、藥物開發等。從當前到2030年，全球的主要研究任務應當集中于此。實現可編程通用量子計算機實現可編程通用量子計算機，即相干操縱至少數百萬個量子比特，能在經典密碼破解、大數據搜

194、索、人工智能等方面發揮巨大作用。由于量子比特容易受到環境噪聲的影響而出錯，對于規?；牧孔颖忍叵到y，通過量子糾錯來保證整個系統的正確運行是必然要求，也是一段時間內面臨的主要挑戰。由于技術上的難度，何時實現通用量子計算機尚不明確，國際學術界一般認為還需要15年甚至更長時間。技術趨勢技術趨勢量子糾錯在未來將長時間都是發展的主旋律量子糾錯在未來將長時間都是發展的主旋律在各個國家爭相實現量子優越性之后，量子計算正式進入含噪中等規模時代，如何理解和克服噪聲成為量子計算邁向實用化的研究重點。目前處理這些計算中的錯誤有幾種不同的方法，即可以將錯誤處理分為三個核心部分，錯誤抑制、錯誤緩解和糾錯，錯誤抑制、錯誤

195、緩解和糾錯。未來量子計算的發展將集中在三個方面：未來量子計算的發展將集中在三個方面：錯誤抑制技術可以追溯到幾十年前，并在一些最早的可控量子系統中得到發展，如核磁共振裝置，它是磁共振成像的核心。量子計算機已經采用了其中的一些技術，例如自旋回波，這是一個脈沖序列，可以幫助重新聚焦一個量子比特，使其保持更長時間的量子狀態。此外通過絕熱門（DRAG）的衍生去除在標準脈沖形狀中增加的一個成分，以減少進入高于計算的0和1狀態的量子比特。例如IBM的Qiskit Pulse就允許用戶生成自定義脈沖，以便自己探索錯誤抑制。首先錯誤抑制是最基本的錯誤處理水平。大多數情況下，它都代表在最接近硬件的水平上處理錯誤。

196、這些技術是在用戶不知道的情況下進行的，通常包括改變或增加控制信號，以確保處理器返回期望的結果。錯誤抑制錯誤抑制77產業展望Google計劃使用通過表面代碼進行糾錯；馬里蘭大學和IonQ在量子糾錯方面取得了重大突破，使用多個保真度較低的物理量子比特創建了一個保真度更高的邏輯量子比特。同年12月，Quantinuum首次在業界實現量子計算機的實時檢測和糾正錯誤。蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）改進了基于Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）碼的量子糾錯方案，從而將量子態的壽命延長了三倍。中國科學技術大學與蘇黎世瑞士聯邦理工學院（ETH）合作首次實現了表面碼的重復糾錯

197、。日本RIKEN新興物質科學中心通過在三量子比特硅基量子計算系統中演示糾錯，為實現實用的量子計算機鋪平道路。瑞典查爾姆斯理工大學成功的開發了一種在三維空腔中控制光量子態的高保真生成技術。而錯誤緩解則是使用電路集成的輸出來減少或消除噪聲在估計期望值時的影響。概率錯誤消除模擬噪聲反轉通道以抵消噪聲，使我們能夠計算無噪聲（無偏）的期望值。目前IBM的團隊正在探索和開發一個不同的錯誤緩解技術組合。例如，概率誤差消除，從一個電路集合中取樣，平均而言，模仿一個噪音倒置通道來消除噪聲。這個過程有點像降噪耳機的工作方式，但它的工作方式是平均的，而不是逐次取消噪聲。錯誤緩解錯誤緩解糾錯本是經典計算中的一項標準技

198、術，信息用冗余進行編碼，可以檢查是否發生了錯誤。量子糾錯也是同樣的想法，但要注意的是，必須考慮到量子計算一些新的錯誤類型。在量子糾錯中，將單個量子比特的值（稱為邏輯量子比特）在多個物理量子比特之間進行編碼實施門運算，并將物理量子比特的結構視為基本上沒有錯誤的邏輯量子比特。通過執行一組特定的操作和測量（被稱為糾錯代碼），以檢測和糾正錯誤。而根據閾值定理，在應用糾錯之前，所用的硬件必須達到最小錯誤率。量子糾錯則是希望實現的最終目標。容錯量子計算，即建立系統冗余度，這樣即使有幾個量子比特出現錯誤，系統仍然會返回準確的答案。糾錯糾錯回顧過去的幾年，各技術路線對量子糾錯的重視程度逐年升高?；仡欉^去的幾年

199、，各技術路線對量子糾錯的重視程度逐年升高。9月2020202010月2月7月8月9月20212021到了到了20222022年，各國的量子研究團隊在糾錯上都有了更新的進展與突破，使得糾錯這一未來量子計算年，各國的量子研究團隊在糾錯上都有了更新的進展與突破，使得糾錯這一未來量子計算的主要發展方向變得愈發明朗。的主要發展方向變得愈發明朗。78產業展望從以上量子計算賽道糾錯的發展歷程上來看，預計未來510年，量子糾錯都將是整個賽道發展的主旋律。隨著量子比特數量屢創新高，人們逐漸看到了量子計算在未來各個領域應用的無限可能性。從整個2022年的技術進展以及行業總的發展趨勢來看，雖然量子比特數量目前仍舊沒

200、有達到數千、數萬的級別，也就是說其實際的應用領域依然有限，對于糾錯的要求還沒有到很高的程度，（即當前對量子比特數量的要求以及重要程度仍高于量子糾錯），但可以清楚地看到，很多企業與研究機構都在未雨綢繆，積極的提前參與到對量子糾錯預先的布局中來。以IBM的超導量子芯片Osprey為例，它的多級布線架構，即把量子比特、諧振腔以及控制線裝在不同層的芯片上。這樣做好處是可以提供更多空間來放置比特，支撐芯片的大面積擴展。當量子比特數量特別少的時候，量子比特、諧振腔以及射頻線是可以在同一層的，但量子比特達到一定數量之后，這會嚴重影響量子比特的排列。量子比特本身很脆弱，特別容易受到干擾，如量子芯片自身的一些缺

201、陷，環境溫度的噪聲，更重要的還包括射頻線、控制線的射頻信號串擾。所以從這一點來說，如果能把射頻線和量子比特分層，加之屏蔽技術，就能大大減少射頻信號對量子比特的串擾。同為超導線路的Rigetti對于芯片的集成模塊化則給出了另一種解決方案。它們認為單芯片的處理器其每一代都要重新設計，而且組件的需求量也隨著量子比特數的增加而呈指數級增長，這樣的芯片模式它擴展是非常緩慢而且昂貴的。因此它們設計出了模塊化的量子芯片，它的大規模處理器由相同的芯片構成，這樣的一種模塊化、可量產、可擴展的多芯片處理器就可以很好地降本增效，也可以從根本上解決量子比特成規模之后，將其都坐在一張芯片上所帶來的串擾問題。組合、優化與

202、量子材料工具箱組合、優化與量子材料工具箱伴隨著糾錯的主趨勢，測控系統的模塊化及芯片集成化等也都在同步發展中。從量子芯片的發伴隨著糾錯的主趨勢，測控系統的模塊化及芯片集成化等也都在同步發展中。從量子芯片的發展歷程上來看，集成與模塊化的發展趨勢更為明顯。展歷程上來看，集成與模塊化的發展趨勢更為明顯。79產業展望在過去的幾年里，科學家們一直致力于找到超導量子計算的噪聲來源。在超導量子計算中，硅常常被用作襯底，或者作為芯片的基礎。然而，美國能源部費米國家加速器實驗室超導量子材料和系統中心（SQMS）的研究人員已經證明，硅襯底可能對量子處理器的性能有損。超導量子比特退相干時間較短，對外界的干擾十分敏感，

203、其產生的量子比特很容易受外界環境影響而退相干。在2022年9月終于確定了用藍寶石做襯底可以減小這種噪聲，延長量子比特的相干時間。雖然從目前來看，任何的襯底材料都避免不了噪聲，但就像人們始終在探尋高溫超導材料一樣，哪怕只是讓超導的臨界溫度再往上提升零點幾度，對于整個行業來說都是有重要意義的。關于專用量子計算機關于專用量子計算機量子材料工具箱也是最近一個熱議的話題。量子材料工具箱也是最近一個熱議的話題。當然其他路線也同樣有模塊化、集成化以及設備優化等一系列進展例。如光量子路線中的硅基光量子芯片目前就在力求把單光子探測器集成到芯片中，提高效率的同時也減少了能量損耗，在此因篇幅有限就不過多贅述了。綜上

204、所述，一切的模塊化、包括對于芯片結構的設計與優化、新的超低噪聲的芯片材料等等，都綜上所述，一切的模塊化、包括對于芯片結構的設計與優化、新的超低噪聲的芯片材料等等，都將服務于未來的主旋律將服務于未來的主旋律量子糾錯。無論是解決量子比特串擾問題，還是解決微納加工工藝或是材量子糾錯。無論是解決量子比特串擾問題，還是解決微納加工工藝或是材料本身所導致的噪聲問題，本質上都是降低計算錯誤率，為規?；娜蒎e量子計算機做鋪墊。料本身所導致的噪聲問題，本質上都是降低計算錯誤率，為規?；娜蒎e量子計算機做鋪墊。量子模擬器將比通用量子計算機開發得更早，因此更需要立即進行相應規劃；戰略投資和政府監督與控制對于量子模擬

205、來說都至關重要。ICV認為，到2030年之前，全球量子模擬器的發展目標如下:20232027年，在一系列任務的模擬中展示“量子優勢”這被視為一個重要的里程碑，但不是實際應用。提高控制和可擴展性水平，進一步降低各種平臺的熵。開發量子經典混合架構，允許量子模擬器處理工業和研究創新相關的應用。擴大和加強供應鏈以及關鍵使能技術的開發。啟動最有前途的量子模擬器的認證和基準測試。開發軟件解決方案，以配合量子模擬器的發展及其特定的應用重點。20282030年，與最終用戶建立緊密聯系，開發更多實際應用。設計適合量子模擬器的錯誤糾正和緩解技術。開發量子模擬器，提供更高程度的控制和可編程性。在工業和量子模擬研究之

206、間建立一座橋梁，用模擬范例的語言來翻譯工業的問題。為量子模擬器的認證和基準測試提供一般方法。80產業展望與與HPCHPC相融合相融合在NISQ時代，混合量子經典方法被認為是解決實際問題的重要途徑。而在2022年，行業進一步明確量子計算與高性能計算中心（HPC）的結合。在這方面，歐洲開了全球之先河，芬蘭公司IQM開發的5量子比特QPU已經被部署在HPC中心，德國萊布尼茨超級計算中心正在評估百億億級超級計算機以及由量子和AI系統提供的加速計算。這種量子+HPC的結合可以很好地利用當前的變分算法。芯片巨頭英偉達也在今年推出了量子優化設備架構QODA，被譽為量子領域的CUDA架構，可以將量子計算與經典

207、計算結合在一起。預計2023年，這一趨勢將進一步凸顯，例如中國的超算團隊開始參與量子計算研究，特別是獲得2021年度戈登貝爾獎的國家超級計算無錫中心，在新一代神威超級計算機中實現了超大規模量子隨機電路實時模擬。因此，量子計算機走進國家超算中心將指日可待。量子硬件輔助量子硬件輔助縱觀整個量子計算的硬件系統，可以預見在不久的將來，隨著量子比特數目成倍遞增，硬件輔助或將迎來一輪爆發式的增長。就目前來看，雖然有不少科研機構乃至量子公司布局了各式各樣的輔助系統，但從結果來看，ICV預計量子存儲器的發展將最為迅猛。在馮諾依曼架構的經典計算機中，存儲器扮演了一個重要的角色，即用來保存處理器的中間計算結果。量

208、子存儲器技術難度太大，目前大多量子計算實驗研究都沒有引入量子存儲器。直到2021年底，法國國家科學中心證明使用配備量子存儲器的量子計算機，可以大幅度地降低量子計算機對物理量子比特數目的需求。此前，有關量子存儲器的研究主要聚焦于量子通信領域的應用，比如基于多模式量子存儲建立量子中繼，從而構建遠程的量子互聯網，或是基于超長壽命量子存儲實現可移動的量子U盤。而法國團隊的這一成果則定量地展現了量子存儲器在量子計算機中的價值，成功推廣了量子存儲器的應用范圍。從宏觀產業鏈角度上來看，量子存儲器雖然只占很小的一個部分，但卻十分重要，2023年IBM計劃推出1000個量子比特以上的超導量子芯片，在這個數量級之

209、上，分布式的量子計算以及大規模的量子互聯，量子存儲器都將是一個重要的組成部分。目前，美國在這個領域處于全球領先地位，代表企業有Qunnect等，其次是以法國WeLinQ所代表的歐洲。2022年底，Qunnect實現了美國第一個商業量子網絡，也是第一個僅使用小型室溫存儲器的網絡。在未來，隨著量子技術的不斷發展，其他量子硬件輔助設備如量子網絡設備、量子接口、高維量子計算，分子氣體的新型冷卻設備等也會受益于對各個技術路線的探索，得到很好的發展，這也是未來上游硬件市場除傳統核心部件外的又一強有力增長點。81產業展望政策趨勢政策趨勢美國公開發布的政策最多，也最為全面。美國政府多個部門及相關組織頻發發布報

210、告，旨在提升對量子科技的認識和重視，這些政府部門及組織包括，國家人工智能安全委員會（NSCAI）、政府問責局（GAO）、國家反情報與安全中心（NCSC）、國家科學技術委員會（NSTC）等。從各類政策中可以看出，量子技術已被美國認定為中美博弈下，需要重點發展的技術之一。中國在國務院政府工作報告中華人民共和國國民經濟與社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要國家標準化發展綱要“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃“十四五”國家信息化規劃政策中都有提及量子政策，其中有20多個省市將量子科技寫進地方的“十四五”規劃。融資趨勢融資趨勢受限于全球經濟復蘇的速度與規模，2023年將對量子信息特別是量

211、子計算產業帶來較大的程度的不確定性，這主要體現在兩個方面。20232023年融資將變得更難年融資將變得更難在本報告之前的章節中已反復說明，量子計算目前仍處于很早期階段，市場化資本機構無法給予長周期的支持，美國通過SPAC方式上市的幾家公司在2022年嚴重打擊了投資者信心，美國擁有全球最為完善的資本市場退出體系，如果美國無法給全球做出良好的投資標桿，那其他國家的投資機構也將很難跟進。因此，因此，ICVICV預測預測20222022年各個國家的量子計算企業都需要采取更為保守的策略來應對資金不足，年各個國家的量子計算企業都需要采取更為保守的策略來應對資金不足，20232023年他們很難再獲得如年他們

212、很難再獲得如20212021年那般的市場追捧了。年那般的市場追捧了。作為前沿科技和未來產業的重要領域，量子信息科技需要得到各個國家政府的大力支持，才有作為前沿科技和未來產業的重要領域，量子信息科技需要得到各個國家政府的大力支持，才有可能越過死亡陷阱?？赡茉竭^死亡陷阱。當前及未來，可以肯定的是，中國、美國和歐洲將全力推動量子信息相關的政策支持，其中，中國和美國處于兩強對抗長周期內，兩個國家的政策將更具體，更有針對性和執行力?？偟膩碚f，對于美國、中國和歐盟等國家，量子科技政策將從國家層面進一步落實到分管國防、總的來說，對于美國、中國和歐盟等國家，量子科技政策將從國家層面進一步落實到分管國防、工業、

213、科技等部門，由這些下一級部門發布更為針對性的政策。工業、科技等部門，由這些下一級部門發布更為針對性的政策。對于尚未發布量子科技政策的國家，以及尚未將量子科技上升到國家層面的國家和地區，隨著其技術能力和意識的提升，也將有望將量子科技升至更高的關注層面。82產業展望商業趨勢商業趨勢裁員、倒閉或引發的收并購將發生裁員、倒閉或引發的收并購將發生目前及可預見的未來3年，量子計算行業的企業都無法形成正向的現金流，企業經營需要外部資金的注入，那些受到政府青睞的龍頭企業將有希望存活下來，他們也可以通過集團公司的大力支持來獲得進一步擴展（比如IBM、Google和HUAWEI等），但創業型公司會變得很難，裁員會

214、成為2023年的關鍵詞，更悲觀的是部分企業將有可能因為現金流斷裂而倒閉，或者被迫尋求行業并購。自2021年1月霍尼韋爾量子計算部門與劍橋量子公司合并以來，2022年掀起了量子企業合并的一個小高潮，創新藥物研發商Odyssey收購了英國量子計算初創公司Rahko的多數股權，Pasqal收購了Qu&Co，ColdQuanta收購了Super.tech，量子計算軟件公司QCI收購了光量子系統公司QPhoton再往前數，SK電訊收購了量子通信公司IDQ，iXblue收購了量子重力儀公司Muquans，是德科技收購了Quantum Benchmark，等等。有合并也有分拆，例如SandboxAQ從Alp

215、habet獨立出來，當然目前量子行業更多的分拆公司還是從科研機構中獨立出來?？傊?，全行業需要在總之，全行業需要在20232023年做好緊衣縮食的準備，資金的使用要更加謹慎，團隊不宜擴張，變年做好緊衣縮食的準備，資金的使用要更加謹慎，團隊不宜擴張，變現能力要加強。隨著企業合并加劇、新公司不斷涌現、更多公司面臨資金危機，現能力要加強。隨著企業合并加劇、新公司不斷涌現、更多公司面臨資金危機，20232023年量子行業可年量子行業可能迎來大洗牌。能迎來大洗牌。有意思的量子教育市場有意思的量子教育市場目前全球量子計算人才短缺，亟須培養更多的人才以加速推進量子計算的發展。目前已有研究機構、科技巨頭和初創企

216、業布局量子教育業務。量子教育產品可以人以學生及廣泛的大眾通過更為直觀的方式對量子計算有進一步了解。豐富校園物理實驗課程，激發學生對量子計算學科的興趣，帶動更多人未來從事這一領域工作，有助于人才培養。IBMIBM的Qiskit中開辟了教育模塊及暑期學校，通過多樣化的形式鼓勵開發者使用Qiskit。微軟微軟在GitHub創建Quantum Katas，包含一系列使用Q#語言的編程練習，與微軟量子開發工具包一起使用。MITMIT開設Quantum Practitioner Curriculum，擁有量子計算基礎視頻課程，以及量子計算應用程序課程，通過所有課程的學員將獲得MIT的證書。83產業展望從地

217、域來看，美國、中國、歐洲等國都已開展K12量子計算教育。從實施方式來看，美國在開發層面擁有較為深厚的積累，以這種增加使用者的方式，甚至未來可以形成開發人員的使用習慣；中國主要以教育機的方式推廣；歐洲一些國家以開辟專門的課程推廣通道或人才培育計劃，增加受量子教育的人群。未來較長時間內，量子勞動力都是缺乏的，量子教育市場也將推出更多樣的教育產品形式，以未來較長時間內，量子勞動力都是缺乏的，量子教育市場也將推出更多樣的教育產品形式，以補充量子勞動力。補充量子勞動力。量子芯片制備的半導體模式量子芯片制備的半導體模式在量子芯片設計與制造方面，未來是否會出現，目前成熟的半導體行業所有的IDM和Fables

218、s模式呢？答案是肯定的。目前在芯片制造方面，其制造過程主要是在實驗室完成的，但有一些領先的量子計算團隊已經在工廠制造量子芯片，例如，Google“懸鈴木”量子芯片就是在加州大學圣芭芭拉分校（UCSB）的一家工廠制造的。也有一些公司開始搭建自己的專用芯片生產線，比如中國的本源量子公司自主建設的兩大實驗室量子芯片制造封裝實驗室和量子計算組裝測試實驗室正式啟用。這些有自己全套量子芯片流片工藝生產線的公司來說，由于目前下游市場尚未完全打開，產能并未全負荷運轉，因此量子芯片的代加工，即為更多沒有自己獨立芯片生產線的量子初創公司提供為更多沒有自己獨立芯片生產線的量子初創公司提供各種量子芯片的流片服務，也是

219、一個整機企業未來的發展趨勢。各種量子芯片的流片服務，也是一個整機企業未來的發展趨勢。本源量子本源量子推出在線教育平臺“本源溯知”，出版量子計算與編程教材量子計算與編程入門，搭建科普館。量旋科技量旋科技推出2比特桌面型核磁共振量子計算機“雙子座”及2比特便攜型核磁共振量子計算機“雙子座mini”。啟科量子啟科量子推出離子阱量子教學機產品。中科酷原推出桌面磁光阱教學儀器。這些設備已在中國的多所學校使用，甚至銷往挪威、澳大利亞等國家。荷蘭量子研究機構QuTech開設QuTech Academy，依托代爾夫特理工大學的教育資源，提供學士、碩士、博士階段的量子教育，以及與在線課程網站合作，向公眾開放4門

220、課程。84產業展望除此之外，還有像荷蘭量子初創公司QuantWare的模式，他們是世界上第一家對外銷售量子處理器（QPU）的公司，相當于傳統計算行業中英特爾扮演的角色，這將帶來量子計算商業模式變革。國際競爭趨勢國際競爭趨勢令人欣喜的是，在過去的一年，已經看到有越來越多不同國家的大學、科研機構以及公司企業間親密合作，共同完成對于量子計算行業某一前沿課題的研究。兩國、三國，甚至更多國家之間的科研合作比比皆是。但是從眾多相互合作的國家中，看不到中美兩國間互相合作的身影。目前中美之間的最大競爭就在科技領域，尤其是如量子計算這樣的前沿科技領域。例如在2021年美國國家反情報與安全中心（NCSC）發布的報

221、告戰略競爭對手的挑戰和威脅中，就明確提到“包括人工智能、量子信息科技、生物技術、半導體和自主系統在內的5個關鍵領域將決定中國是否超越美國成為超級大國?！盢CSC在報告中稱，中國的目標是到2030年在各個新興技術領域取得領導地位。中國已經成為美國的主要戰略競爭對手，因為中國擁有充足的資源和全面的戰略來推動技術進步。2022年10月，美國政府一份可能受到出口管制的關鍵和新興技術清單顯示，除芯片外，第二輪限制很可能包括量子設備的材料、同位素和制造技術，后量子密碼，以及涉及量子傳感和網絡的技術。如果這些出口管制得到批準，這標志著中美科技戰的升級，以及對量子計算競爭更積極的信號。而早在5月，白宮就發布了

222、一份備忘錄，指示美國聯邦機構確保該國在量子信息科學領域保持全球領先地位。該備忘錄概述了對手國家在量子計算方面獲得優勢的安全影響，特別是關于“與密碼分析有關的量子計算機（CRQC）”將如何能夠破解美國數字系統的公鑰密碼。而這些與量子有關的新出口管制將代表美國和中國之間的“真正深化的分歧”。目前來看，美中兩國兩個在廣泛的問題上屬于對彼此幾乎沒有信任的國家，而量子計算的潛在力量可以給美國帶來非常多的霸權優勢。不過，量子信息科技對于中美來說是公平的，美國沒有太多先發優勢，至少目前中國企業沒有被落下太多。但客觀來說，中國最大的問題來自生態心理，中國需要在內部建立一個互相信任和充分合作的系統，而不是現在所

223、謂的全棧式量子計算機公司，不斷搶食上游供應商的市場，完全是資源浪費和目標錯位。85在ICV，我們對新技術充滿好奇，我們努力提供最強大的市場數據和洞察力，以幫助我們的客戶做出正確的戰略決策。我們在最廣泛的資本密集型行業和市場中匯集了最深入的情報。通過連接不同變量的數據，我們的分析師和行業專家為我們的客戶提供了一個更豐富、高度整合的世界觀。光子盒創立于2020年2月，作為一家量子產業服務平臺，光子盒通過推送前沿量子科技新聞、科普量子知識、解讀量子技術、發布年度和專題報告等形式，致力成為中國量子科技產業最值得信賴的服務機構。光子盒不斷擴充自有量子科技產業數據庫的廣度與深度，建立多維量子產業數據信息，

224、提供客觀、專業、深入及具有時效性的量子行業報道與咨詢服務。未來，光子盒將繼續聯合量子產業科技公司、金融行業投資公司、國家/省級量子相關科研院所、政策戰略研究單位等共同促進量子產業持續向好發展。86時間時間國家國家機構機構/企業企業主要進展主要進展2022.03中國阿里巴巴達摩院設計并制造出兩比特fluxonium量子處理器芯片，實現單比特操控精度99.97%，兩比特iSWAP門操控精度最高達99.72%，在此類比特中在當時達到全球最佳水平2022.04美國IBMFalconr10量子處理器Prague的量子體積（QV）拓展到256，提升了量子計算機的整體能力和性能2022.05美國IBM進一步

225、優化并實現更高數量的QVFalcon r10量子處理器Prague實現了512QV2022.05美國勞倫斯伯克利國家實驗室在超導量子信息處理器中進行三量子比特高保真iToffoli本機門的首次實驗演示2022.06美國科羅拉多大學、NIST使用一片極薄的氮化硅將超導量子比特發出的信號轉換為可見光這種光已經通過光纖電纜在城市之間傳輸數字信號，同時不會在此過程中破壞量子比特，為量子比特互聯網鋪平道路2022.07中國南方科技大學量子科學與工程研究院提出并實現一種可擴展的消除比特間殘余ZZ相互作用的方法，該方法具有明顯的擴展性優勢，有望在未來大規模超導量子處理器中發揮重要的作用2022.09美國能源

226、部費米國家加速器實驗室超導量子材料和系統中心（SQMS）證明硅襯底可能對量子處理器的性能有損，使用的藍寶石是一種比硅更好的襯底2022.09美國IBM開發出一種新型超導量子比特“弱可調諧量子比特”（WTQ），有可能在下一代超導量子處理器中取代transmon量子比特2022.10美國、中國亞利桑那州立大學、浙江大學首次證明在可編程的固態超導處理器中，大量的量子比特可以被調整為相互作用狀態，同時在長時間內保持相干性2022.11中國華為設計的“超導量子芯片”專利獲得國家知識產權局批準（CN115271077A），其降低了量子比特之間的串擾2022.11美國IBM推出擁有433個量子比特Ospre

227、y芯片，是其之前在超導芯片上保持的最高量子比特數量記錄的三倍2022.11美國蘇黎世聯邦理工學院證明扭曲的石墨烯可用于制造約瑟夫森結（一種超導器件的基本組成部分）2022.11中國中國科學院物理研究所展示擁有43量子比特的“莊子”超導量子處理器2022.11芬蘭阿爾托大學、IQM、國家技術研究中心（VTT）發現一種新的unimon超導量子比特，實現第一個具有99.9%保真度的unimon量子邏輯門，是量子計算機的重一個要里程碑2022.11中國清華大學、浙江大學展示一款121比特超導量子處理器，并展示了非阿貝爾交換統計，刷新了中國超導量子比特數目的紀錄2022.11俄羅斯國家研究型技術大學、莫

228、斯科物理技術學院俄羅斯首次實現了保真度高于97%的Controlled-Z門的四量子比特處理器2022.11美國IBM T.J.WatsonResearchCenter利用全微波技術，揭示先進的基于超導量子比特的系統中的動力學和相關性2022.11中國北京量子信息科學研究院、清華大學設計出目前具有最低功耗水平的雙通道量子比特控制芯片，是首個公開報道的集成化量子比特控制芯片2022.11中國成都中微達信科技有限公司推出全新芯片化低溫低噪聲放大器（ZW-LNA2.4-9A）。該產品可在4K環境溫度下工作，具有低功耗、高增益和低噪聲等主要技術性能特征2022.11中國中國電科電科院在珠海航展首次展出

229、20比特超導量子計算機。該機能夠演示驗證小規模的典型量子算法，且支持圖形界面的人機交互編程，為量子計算在生物醫藥、密碼安全等領域的科學研究與應用探索奠定了基礎附件：超導量子計算2022年主要技術進展87時間時間國家國家機構機構/企業企業主要進展主要進展2022.03美國Quantinuum離子阱系統采用鋇離子量子比特將SPAM保真度提高到99.9904%2022.03美國IonQ公布其新型鋇基量子計算機的讀出保真度，即狀態制備和測量（SPAM）保真度，從99.5%提高到99.96%2022.03以色列魏茨曼科學研究所推出該國第一臺5量子比特的離子阱量子計算機2022.04美國Quantinuu

230、m推出System Model H1-2的量子計算系統的性能翻了一番，發布4096量子體積（QV）的商用量子計算機2022.05美國IonQ發布最新一代的包含32個量子比特的量子系統IonQ Forte2022.06美國Quantinuum對量子計算機系統System Model H1技術進行重大升級，其中包括擴展到20個全連接的量子比特，并增加了可以并行完成的量子操作的數量，達到了8192量子體積2022.09中國清華大學交叉信息院借助離子量子比特首次實現了大規模杰恩斯-卡明斯-哈伯德（Jaynes-Cummings-Hubbard）模型的量子模擬，以研究非馬爾可夫量子多體動力學過程2022

231、.10美國Quantinuum找到優化和自動化量子比特重用的新方法，可以最大限度地提高在具有有限數量量子比特的量子計算機上運行的程序的大小時間時間國家國家機構機構/企業企業主要進展主要進展2022.03中國北京大學、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室等實現了基于光量子的高維量子計算芯片，并證明高維量子計算具有比二進制量子比特編碼的量子計算更大的計算容量、更高的計算精度和更快的計算速度等顯著優勢，有望加速構建大尺度光量子計算機2022.03荷蘭QuiX Quantum推出20量子模式（qumode）處理器，在規模和質量方面都優于上一代12模式光量子處理器2022.05德國馬克斯普朗克量子光學研究

232、所首次成功實現了平均效率超過40%的光學雙量子比特門2022.06加拿大Xanadu使用最新可編程光量子計算機Borealis（北極光）完成高斯玻色采樣實驗，展示量子計算優越性2022.06德國、澳大利亞、新加坡帕德博恩大學、國立大學和科技與設計大學開發一種操縱光線的新技術，可作為未來光量子計算機的基礎2022.07中國中國科學技術大學揭示了集成光量子器件中單光子阻塞新原理2022.08德國馬克斯普朗克量子光學研究所實現了有效地糾纏14個光子的新紀錄2022.09法國、意大利國家科學研究中心納米科學與納米技術中心、米蘭理工大學開發一種新的光學設備（本質上是互連波導的排列，可以作為量子光學實驗室

233、的診斷工具），首次量化多個光子的不可區分性2022.11法國Quadela推出歐洲第一臺在線訪問的光量子計算機附件：離子阱、光量子計算2022年主要技術進展882022.03美國芝加哥大學使用512個光鑷捕獲銣原子和銫原子各256個，觀察到兩個元素之間的串擾可以忽略不計2022.05美國哈佛大學、QuEra Computing等利用289量子比特展示了優化問題中的量子加速2022.05美國普林斯頓大學展示一種用于中性原子量子計算機的新型量子比特（鐿171原子），其特性能夠穩健地存儲和操縱量子信息2022.05美國Atom Computing打破中性原子量子計算機Phoenix的相干時間記錄，T

234、2為407秒在當時是商業平臺上有史以來最長的相干時間2022.07中國、意大利等中國科大與意大利特倫托大學等首次在實驗上證實規范對稱性約束下量子多體熱化導致的初態信息“丟失”，取得了利用量子模擬方法求解復雜物理問題的重要進展2022,07法國Pasqal、查爾斯法布里實驗室等在光鑷中實現了最多361個原子的大型組裝陣列，證實了擴展中性原子量子比特的能力2022.08日本日本國立自然科學研究所實現6.5納秒超快雙量子比特門，打破了世界紀錄2022.09法國Pasqal推出324個原子（量子比特）的量子處理器2022.11美國QuEraQuEra在AWS上推出256量子比特模擬量子處理器，這是可通

235、過公共云供應商獲得的首批基于中性原子的處理器之一2022.11英國M Squared公布了英國第一臺商用中性原子量子計算機的原型Maxwell系統，這代表英國在商業可行的量子硬件方面的關鍵里程碑時間時間國家國家機構機構/企業企業主要進展主要進展2022.01中國中國科學技術大學實現半導體量子比特的超快操控2022.04美國普林斯頓大學首次實現99.9%以上的半導體雙量子比特門保真度2022.07英國謝菲爾德大學研究了InGaAs半導體量子點，證明即使在與電子中心自旋不均勻耦合的情況下，也有毫秒長的集體核自旋相干性2022.09澳大利亞Silicon Quantum Computing新創常溫、

236、抗干擾自旋量子比特讀出技術SQC團隊提出并展示了一種用于半導體自旋量子比特的讀出技術，該技術可以在低場/高溫環境中實現高讀出保真度，并且對電噪聲具有魯棒性。讀出協議是能量選擇自旋讀出和時間相關自旋讀出的組合，并提供了優于ESM和TSM的許多實用優勢。2022.09德國利希研究中心、亞琛工業大學成功將電子（量子信息的載體）在一個半導體量子芯片上傳輸了幾微米，這種“量子總線”（quantum bus）可能是擴展到數百萬量子比特的關鍵部件2022.09澳大利亞新南威爾士大學將量子計算處理器保存信息的時間（相干時間）延長了100倍以上2022.10澳大利亞Archer Materials首次使用互補金

237、屬氧化物半導體（CMOS）技術來檢測量子信息2022.10美國英特爾硅自旋（半導體）量子比特芯片良率高達95%，并刷新了硅自旋量子比特數量的新紀錄12個2022.12中國中科院大連化物所實現室溫下對低成本溶液法制備的膠體量子點的自旋相干操控，這一成果在量子信息科學、超快光學相干操控等領域具有重要意義附件：中性原子、硅自旋量子計算2022年主要技術進展89時間時間國家國家機構機構/企業企業主要進展主要進展2022.01瑞士保羅謝勒研究所（PSI）證明銻化銦適合用作拓撲量子比特的載體材料2022.02瑞士保羅謝勒研究所（PSI）證明了銻化銦具有在納米線中形成所需拓撲馬約拉納費米子所需的特性2022

238、.03美國微軟量子材料實驗室通過馬約拉納零模和可測量的拓撲間隙創建和維持量子相位的能力，消除了產生拓撲量子比特的最大障礙2022.06中國中國科學院物理研究所、北京凝聚態物理國家研究中心證實大面積有序可調的馬約拉納零能模陣列可以在LiFeAs中穩定存在，為實現拓撲量子計算提供了重要的高質量研究平臺2022.06美國微軟介紹一種新的適合拓撲量子比特的量子Floquet糾錯碼，與以前的技術水平相比，新方法將拓撲量子比特糾錯所需的開銷減少了10倍或更多，為擴展到一百萬或更多量子比特開辟了一條可行道路2022.11美國芝加哥大學發現一種用于拓撲量子計算機的新材料MnBi6Te10，可用于創建電子可以沿

239、其移動的量子高速通道2022.11荷蘭QuTech、埃因霍溫科技大學實驗通過證明破壞庫珀對可以導致兩個具有相同自旋極化的電子來證明配對，是對拓撲量子比特的應用中一種很有前途的方法附件：拓撲量子計算2022年主要技術進展90時間時間國家國家機構機構進展進展2022.01中國本源量子利用量子線路加速無監督的One-ClassSVM異常檢測算法，該量子異常檢測算法基于量子計算的并行性原理，可快速分析識別金融風控領域企業債務違約行為2022.04奧地利因斯布魯克大學提出使用里德堡原子實現量子近似優化算法（QAOA）的新方案。這是一種實現四量子比特門的新方法，只需幾個激光脈沖完成工作2022.02中國香

240、港大學開發了一種新的、更有效的蒙特卡羅技術量子算法，用這種算法來測量物體的Rnyi糾纏熵（量子糾纏的強弱程度常利用糾纏熵來定量分析）2022.02中國上海交通大學建立了該理論方案在三維光量子芯片體系中的映射，首次實驗實現基于量子隨機行走的哈爾隨機酉矩陣，可應用于玻色采樣等一系列量子信息處理模塊中2022.03澳大利亞Q-CTRL宣布了硬件基準測試實驗的結果證明其自動糾錯技術將量子計算算法在真實硬件上成功的可能性提高9000倍，超過了Q-CTRL在去年11月報告的25倍2022.06中國本源量子開發出量子mRMR算法（QmRMR），加速分析識別金融風控領域企業債務違約行為2022.07美國Zap

241、ata Computing、IonQ展示了首個量子-經典生成算法的實際和實驗實現，該算法能夠使用最先進的基于門的量子計算機生成手寫數字的高分辨率圖像2022.07中國本源量子推出量子金融工程化階段性成果量子金融衍生品定價庫，它是中國首個面向程序開發者和金融專業人士的專業量子金融算法庫2022.07美國紐約市立大學城市學院通過開發一種在IBM量子計算機上運行的量子算法，該團隊在使用量子計算機研究和預測大量相互作用的量子粒子的狀態如何隨時間演變方面取得了重大進展2022.08美國勞倫斯伯克利國家實驗室展示了如何優化ZZ耦合的SWAP門的網絡協議執行，引入了一種用于減少量子錯誤的新技術，將改進網絡協

242、議在量子處理器中的實施2022.08美國Quantinuum設計了一種模擬算法，使量子計算機能夠用很少的量子比特模擬一個無限長的相互作用的類電子粒子鏈2022.08中國本源量子宣布在高頻量化交易領域提出首個量子算法基于協整性檢驗的高頻統計套利量子算法2022.08美國芝加哥大學提出了一種利用降低密度矩陣的幾何結構的量子相變的通用量子計算方法，這是觀察量子相變的一種潛在強大的方法，可用于傳統計算機或量子計算機2022.08加拿大1QBit開發了神經誤差緩解，這是一種基于機器學習算法的可以改善使用量子模擬獲得基態估計的新策略2022.08德國、美國慕尼黑工業大學、洛斯阿拉莫斯國家實驗室在對有限數量

243、的N個訓練數據點進行訓練后，全面研究了量子機器學習（QML）的泛化性能2022.08中國清華大學、信息工程大學通過引入阻尼，提出了一種定點遺忘的量子振幅放大算法，在對偶量子計算的框架下構建了量子電路來實現該算法2022.09日本國家信息通信技術研究所、慶應義塾大學、東京理科大學、東京大學首次成功開發出一種系統地尋找量子計算機最優量子運算序列的方法，為提高量子計算機的性能和減少對環境的影響做出貢獻2022.09美國布魯克海文國家實驗室（BNL）設計了一種新的量子算法，用于計算化學反應過程中特定構型的分子的最低能量，與現有的類似算法相比，新算法將顯著提高計算反應分子中勢能面的能力2022.10西班

244、牙、美國Multivers Computing、Protiviti、AllyFinancial展示了在量子退火系統（一種尋找最佳解決方案的技術）上運行的新算法如何自動優化投資組合，并獲得與傳統投資組合相匹配的回報2022.10美國NIST、摩根大通等精煉總結了約束優化問題，并展示了迄今為止最大的量子優化算法執行，該算法基本保留了對量子硬件的約束2022.10英國、美國布里斯托大學、Phasecraft、谷歌QuantumAI研究電子系統的特性，將特性用于開發更高效的能源和太陽能電池（開發了第一個真正可擴展的算法，是研究材料電子和磁性特性的重要方法）2022.10伊朗、波蘭、加拿大、西班牙馬什哈

245、德費爾多西大學、克拉科夫理工大學等提出了不同的量子算法來執行不同的機器學習程序。在某些特殊情況下，量子算法的執行時間與經典算法相比將呈指數級減少2022.10英國曼徹斯特大學該團隊首次為分子（必須包含可單獨尋址、相互作用的量子比特中心）的多量子比特系統開發量子信息處理（QIP）算法。2022.10以色列Classiq與航空發動機制造商羅爾斯羅伊斯（羅羅公司）合作開發量子算法，以加快其工程工作中模擬的計算流體動力學2022.11中國深圳量子科學與工程研究院提出并在實驗上實現了一種易擴展的量子版本的邏輯“與”（AND）門，大幅降低了在量子系統里實現與邏輯的硬件代價，為一系列關鍵量子算法的實現奠定了

246、基礎2022.11英國Riverlane驗證算法的改進可以將量子計算的成本降低幾個數量級，并且可以改變量子計算機的潛在能力2022.11日本Quemix日本量子計算公司Quemix宣布，使用量子計算機的隨機虛時間演化算法（PITE）可以比當前方法的計算機更快地進行量子化學計算2022.11日本大阪市立大學成功擴展了量子相位差估計算法，這是一種用于直接計算能隙的通用量子算法，能夠直接計算兩種不同分子幾何形狀之間的能量差異附件：量子算法2022年主要技術進展91時間時間國家國家機構機構進展進展2022.01中國本源量子公司自主研發的量子計算化學軟件ChemiQV2.2版更新上線，新增了“分子動力學

247、模擬”、“二面角掃描”等全新功能2022.01加拿大Agnostiq發布Covalent專門為量子計算和HPC技術設計的開源工作流編排平臺2022.01印度BosonQPsi推出由量子驅動的計算機輔助工程（CAE）軟件套件BQPhy的首款概念設計，主要用旗下混合量子經典算法的新型工程求解器來加速量子模擬2022.01美國Strangeworks、Entangled Networks開發完整的硬件和軟件解決方案以支持多量子處理器（QPU）計算2022.02中國國防科技大學、華東師范大學軟件學院在中國科學院量子信息與量子科技創新研究院量子計算云平臺上新增“青果（Quingo）”量子編程語言2022

248、.02中國中科院軟件研究所發布全新量子計算編程軟件isQ-Core，目前isq-core支持中科院量子信息與量子科技創新研究院的12比特量子硬件平臺，標志國產量子計算軟硬件結合邁出重要一步2022.05中國騰訊量子實驗室TensorCircuit是騰訊量子實驗室發布的一款量子計算領域的開源軟件產品，它是面向有噪聲中等規模量子計算（NISQ）的下一代量子計算軟件2022.05美國Quantinuum軟件團隊幫助計算化學家利用量子計算機的強大功能來解決他們的一些難題，軟件包含更高級別的例程，為復雜的分子和材料模擬提供了許多關鍵算法2022.03美國IBM、AWS客戶可在Amazon Braket上

249、所有基于門的設備上運行OpenQASM程序，客戶可以從一系列開源最終用戶庫中進行選擇2022.07美國英偉達推出QODA（量子優化設備架構）的新平臺，該平臺支持為混合環境開發和編譯量子經典程序，包括連接在一起的經典中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）和量子處理器（QPU）2022.07美國QuEra Computing發布了公開測試版的Broqade程序，它是一個開源的Julia語言包，用于基于中性原子架構的量子計算和量子動力學，允許用戶在模擬模式下模擬量子處理器2022.07美國谷歌QuantumAI發布開源量子編程框架Cirq的第一個完整版本，它是為近期的量子計算機設計的一個用于編寫

250、、運行和分析程序結果的Python框架2022.08西班牙Multiverse Computing推出最新版Singularity組合優化SDK（v1.2），它結合了經典計算和量子計算的優勢，特別適用于投資組合優化問題2022.08美國亞馬遜研究人員使用AWSParallelCluster（并行集群）和QuEST（量子精確模擬工具包）執行大規模量子電路模擬，演示了一個簡單快速的計算資源部署，最多4096個計算實例2022.09中國本源量子推出量子芯片設計工業軟件（Q-EDA）本源坤元，為用戶提供更為全面的，能夠同時支持超導及半導體量子芯片版圖自動化設計使用的平臺2022.09美國英特爾加入IB

251、M、谷歌的行列，成為一家全棧量子計算公司，現可通過英特爾開發者云平臺DevCloud使用量子SDK測試版2022.09美國Quantinuum在IEEE量子周活動上發表量子計算的測量方法，宣布了三項重大成就。H系列硬件上新的任意角度門（arbitrary angle gate）功能；System model H1硬件的新QV記錄；Quantinuum開源的TKET世界領先的量子軟件開發工具包（SDK）的下載量超過50萬次。2022.11美國Quantum Computing Inc.（QCI）QCI發布一款免費軟件，使D-Wave的客戶能夠快速將他們的二次無約束二元優化（QUBO）問題轉化為哈

252、密頓方程，然后可以通過QCI行業領先的Dirac 1熵量子計算（EQC）系統來解決附件：量子軟件及其開發工具2022年主要技術進展92時間時間國家國家機構機構進展進展2022.02德國蘇黎世聯邦理工學院改進了基于Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）碼的量子糾錯方案，從而將量子態的壽命延長了三倍2022.07中國、瑞士中國科學技術大學首次實現了表面碼的重復糾錯，使我們離實現實用的量子計算機更近了一步2022.08美國Quantinuum表明邏輯量子比特可以勝過物理量子比特，首次展示了在兩個邏輯量子比特之間的糾纏門，并以完全容錯的方式使用實時糾錯2022.08中國清華大學交

253、叉信息研究院近期利用同種離子首次實現了可以相干轉換的雙重量子比特編碼，以克服量子計算過程中多比特之間串擾的影響，該實驗驗證了在各種量子操控過程中系統的串擾誤差均顯著低于量子糾錯所要求的閾值2022.08美國耶魯大學、威斯康星大學麥迪遜分校和普林斯頓大學提出了一種在里德堡原子陣列中進行容錯量子計算的方法，該方法基于將大部分自然發生的錯誤轉換為糾刪（不僅具備識別錯碼和糾正錯碼的功能，而且當錯碼超過糾正范圍時，還可把無法糾錯的信息刪除）2022.08日本RIKEN新興物質科學中心通過在三量子比特硅基量子計算系統中演示糾錯，為實現實用的量子計算機鋪平道路2022.09日本Toppan印刷株式會社開發出

254、改進光學量子計算機糾錯的技術，并且該團隊專注于材料和智能卡，一直在開發量子技術以確保智能卡安全并提升醫療診斷技術2022.09荷蘭QuTech量子計算研究中心已經在一個完全可操作的陣列中設計出了創紀錄數量的六個硅基自旋量子比特，通過新的芯片設計、自動校準程序以及量子比特初始化和讀出的新方法使得這些量子比特可以實現低錯誤率的運行2022.09瑞典查爾姆斯理工大學成功地開發了一種在三維空腔中控制光量子態的高保真生成技術，這些量子態包括薛定諤貓態、二項式態、Gottesman-Kitaev-Preskill態，以及立方相態，這一突破是向量子計算機的高效糾錯邁出的重要一步時間時間國家國家機構機構進展進

255、展2022.01瑞士蘇黎世儀器推出了新一代8.5 GHz量子測控一體機SHFQC。SHFQC擁有6個控制通道、1個讀取通道，可測控qubit、qutrit和ququad。儀器內即可完成反饋測控，延時300ns。配套控制軟件LabOne、LabOne QCCS和Python APIs 2022.06美國哈佛大學約翰保爾森工程與應用科學學院首次展示了利用片上電場控制和調制聲波。研究團隊利用鈮酸鋰的獨特特性構建了一個片上電聲調制器，以控制在片上波導中傳播的聲波。通過施加電場，調制器可以控制芯片上聲波的相位、幅度和頻率。2022.07加拿大西蒙菲莎大學新研究表明，硅中的某些缺陷被稱為T中心，它可以作為

256、量子比特之間的光子鏈接。為構建硅集成的電信波段量子信息網絡提供了直接機會。2022.07奧地利ParityQC和因斯布魯克大學開發了一種創新方法，將優化問題映射到量子設備的單個量子比特上，以實現更模塊化的布局，從而實現了性能和算法運行時間之間的有效權衡，實現更大的可擴展性。附件：量子軟件糾錯、量子計算測控系統2022年主要技術進展93時間時間國家國家機構機構進展進展2022.06瑞士巴塞爾大學Philipp Treutlein教授小組的研究人員現已開發出一種基于玻璃氣室內的原子氣體的量子存儲器。為室溫系統中高帶寬的量子網絡實驗開辟了許多進一步的可能性2022.06荷蘭代爾夫特理工大學（TU D

257、elft）Kavli納米科學研究所的研究人員提出了一種策略，可用于實現對聲子波導的高水平控制。研究人員表明，他們的波導可用于實現聲子先進先出（FIFO）量子存儲器。將來，這種量子存儲器可能在電信和量子聲學中具有有價值的應用2022.07美國芝加哥大學發明了一種“量子長笛”，就像吹笛者一樣，它可以強制光子以前所未有的方式一起移動。這一突破可能為在量子計算機中實現量子存儲器或新形式的糾錯以及觀察自然界中看不到的量子現象指明了方向2022.07西班牙、意大利、英國光子科學研究所（ICFO）、國家研究委員會光電子與納米技術研究院（IFN-CNR）、赫瑞瓦特大學證明了光纖集成量子存儲器和電信波長光子之間

258、的糾纏。通過這種新裝置，他們能夠存儲2s到28s的光子，并在存儲后保持光子對的糾纏。2022.07中國中國科學技術大學和濟南量子技術研究院在物理上直接相隔12.5公里的兩個原子量子存儲器之間建立后選擇糾纏。這是迄今為止實現的最長物理分離。通過檢索光子，最終存儲器之間的糾纏被驗證具有90%的保真度。2022.07美國橡樹嶺國家實驗室使用中子散射來確定特定材料的原子結構是否可以承載一種稱為螺旋自旋液體的新物質狀態。為量子計算中被證明有前途的分子或集體量化振動，以及可以推進高密度數據存儲的新型磁自旋紋理提供試驗臺。2022.07德國馬克斯-普朗克量子光學研究所開發了一種用于分子氣體的新型冷卻技術。它

259、可以將極性分子冷卻到幾納開爾文，它可能對量子技術有用。例如，在量子計算機中，數據可能由超冷分子存儲。2022.08美國麻省理工學院、哈佛大學、斯坦福大學揭示了海森堡量子磁體中存在獨特的螺旋自旋態，研究人員表示可以在他們的實驗平臺上使用超冷原子在一維中實現海森堡自旋模型的簡單教科書模型捕獲。這個項目的一系列研究主要目標是研究量子磁動力學，量子磁性是我們今天使用的許多技術的基礎，包括內存存儲設備。2022.08丹麥哥本哈根大學報告了波長間隔超過200nm的光模態之間的高純度愛因斯坦-波多爾斯基-羅森（EPR）狀態。研究團隊的方法可用于產生具有截然不同和可調波長的模態之間的糾纏，因此使其成為將長距離

260、傳播與量子存儲器相結合的量子網絡的寶貴工具。2022.09荷蘭QphoX正在開發一種用于超導量子處理器的光子接口，以實現量子計算機的遠程擴展。未來的將被集成到一臺HPC超級計算機中，為科學研究創建一個量子加速器。2022.09英國、愛爾蘭、美國、日本和德國牛津大學、科克大學等研究團隊創建了兩種新的顯微鏡技術來研究室溫下起作用的超導體。最終，這些研究成果可用于各種應用，例如超高效能量存儲和傳輸、量子計算機、核聚變反應堆和高能粒子加速器。2022.09中國華中科技大學、浙江大學物理學院陳學文教授帶領的量子納米光子學團隊與浙江大學光電學院時堯成教授合作，在微納集成固態量子系統方面取得重要進展，實現硅

261、基光子結構和單分子固態量子系統的可控微納集成，2022.09澳大利亞Archer Materials在開發12CQ量子芯片技術方面取得了進一步進展，在室溫下實現了量子比特組件的片上電子傳輸。Archer一直高度關注其12CQ芯片的開發，它認為這是一項“世界首創”的技術，旨在開發面向未來的量子計算移動設備（QPMD）。2022.10美國QunnectQunnect將一個小型量子網絡試驗臺將位于美國布魯克林海軍造船廠的兩個地點連接起來，構造出一個為革命性安全和計算而誕生的微型網絡。該實驗成果是美國第一個商業量子網絡，也是第一個僅使用小型室溫存儲器的網絡。該公司還將使用該網絡來測試一組量子網絡硬件，

262、這些硬件可以安裝在現有電信大樓的服務器機架中。附件：量子硬件輔助器件2022年主要技術進展94公司名稱公司名稱開發國家開發國家主要功能簡介主要功能簡介ProjectQ瑞士由蘇黎世聯邦理工學院開發，ProjectQ是一個用Python實現的開源量子計算軟件框架。它允許用戶使用強大而直觀的語法在Python中實現其量子程序。在ProjectQ工具中可以找到所有代碼和文檔的鏈接，以及一個叫做FermiLib的庫來分析費米子量子模擬問題。Cirq美國以GitHub倉庫的形式提供，是一個用于創建、編輯和調用噪聲中尺度量子電路的python框架。由谷歌AI量子團隊推廣，雖然它不是谷歌的官方產品，但目前處于

263、alpha發布狀態。Cirq量子計算工具還可以與Open Fermion-Cirq一起使用（開發化學問題量子算法的平臺）。Q-CTRL Python Open Controls澳大利亞是由量子初創公司Q-CTRL開發的開源量子計算工具包，它使創建和部署來自公開文獻的既定誤差穩健的量子控制協議變得容易。該軟件包的目的是成為社區開發的最全面的已發表和已測試的量子控制技術庫，具有易于使用的導出功能，允許用戶在自定義量子硬件、公開可用的云量子計算機和Q-CTRL產品套件上部署這些控制。Quantify荷蘭Quantify是一個開源的BSD4許可平臺，由荷蘭的初創公司Qblox和Orange Quant

264、um Systems發起。其中Quantify-Core是一個用于執行物理實驗的數據采集平臺，Quantify-Scheduler是一個開源的混合調度器，結合了脈沖級和門級的量子比特控制。Quantify工具與API一起提供，可以在SCPI、python或QCoDeS層面上進行接口。INTEL QUANTUM SIMULATOR美國英特爾量子模擬器，之前叫qHiPSTER，是一個開源的單節點或分布式高性能的量子模擬器，可以模擬控制一般的單量子門和雙量子門。英特爾模擬器已被用于模擬40多個量子比特的算法，其目標是希望在模擬中測試其量子計算軟件的算法開發者。Perceval法國Perceval由Q

265、uandela提供技術支持，是一個用于光子量子計算機編程的開源框架。Perceval提供了強大的后端來模擬光子電路上的量子算法，以數值和符號的方式進行，它被優化為在本地桌面上運行，并為HPC集群做了一些擴展。它還允許用戶通過大量預定義的組件集合來設計算法和復雜的線性光學電路。MITAQ TOOL美國Mitiq是一個Python工具包，用于在量子計算機上實現錯誤緩解技術，該工具包由Unitary Fund 提供。Mitiq兼容為IBM Q的Qiskit、Google的Cirq、Rigetti的PyQuil編寫的量子程序。BERKELEY QUANTUM SYNTHESIS TOOLKIT美國伯克

266、利量子合成工具包是一個超級優化的量子編譯器和研究載體，它將LBNL的幾個項目的想法結合起來，成為一個易于使用和快速擴展的量子計算軟件套件。他們有幾個免費的量子開發工具可用于合成和優化。Qcircuits美國可作為GitHub存儲庫使用，是一款Python量子軟件，用于基于量子電路模型的量子計算機的模擬和研究。QCircuits允許用戶準備算子和狀態，將算子應用于狀態，測量狀態等，以實現量子算法。Yao中國Yao被制定為“人類的可擴展，高效的量子算法設計”，是一個Julia語言包和中間表示，用于構建和操作量子電路。它的分層架構允許擴展框架以支持和共享新算法和硬件。附件：量子計算軟件開發工具包舉例

267、95公司公司國家國家產品產品/應用應用Entropica labs新加坡量子優化工具、算法和軟件Qubit Engineering美國為風力渦輪機的微選址開發新優化方法SavantX美國利用量子計算系統解決優化問題Quantum-South烏拉圭為航運、貨運和金融的優化提供算法SoftwareQ加拿大算法、邏輯優化、編譯模擬-量子編譯器、優化器、模擬器LightSolver以色列算法、邏輯優化、編譯模擬-利用光的自然特性解決復雜優化問題京東探索研究院中國量子并行處理框架 QUDIO騰訊量子實驗室中國量子線路和量子算法模擬開源軟件平臺TensorCircuit、量子參量放大器百度量子計算研究所中

268、國算法、邏輯優化、編譯模擬、量子計算云平臺Entangled Networks加拿大多QPU編譯器MultiQopt1QBit加拿大跨行業綜合應用-機器智能和優化科學Q-CTRL澳大利亞量子控制技術ParityQC奧地利量子計算操作系統ParityOSRiverlane英國量子計算操作系統Deltaflow.OSQuantrolOx英國為量子控制構建基于機器學習的軟件OrangeQuantum Systems荷蘭量子診斷庫，用于高級量子器件測量和控制的軟件庫產品線Quantum Machines以色列量子計算機的操作和控制系統QEDma Quantum Computing以色列自動門優化器Qu

269、antum Benchmark加拿大優化量子硬件性能工具True-QSandbox AQ美國量子模擬與優化Zapata Computing美國量子工作流平臺OrquestraQuantum Computing Inc.（QCI）美國Qatalyst應用加速器Terra Quantum瑞士量子即服務、量子算法Kipu Quantum德國量子算法PhaseCraft英國量子計算應用程序、量子算法JIJ日本量子退火和數學優化附件：全球主要基礎軟件公司及產品/應用96時間時間國家國家機構機構進展進展2022.01美國IBMIBM團隊展示了“entanglement forging”技術可以精確地模擬水

270、分子的基態能量。該方法可使量子計算機上只用一半的量子比特來模擬給定的量子系統。2022.01美國華盛頓大學開發出用于人工智能和機器學習的光學計算硬件；同時還降低了光學計算中固有的“噪聲”干擾。2022.03美國谷歌在“懸鈴木”量子計算機上已經完成了16個量子比特的化學模擬。這是當時在量子計算機上進行的最大規模的化學模擬。2022.06澳大利亞Silicon Quantum Computing（SQC）創建了一個集成的量子處理器，以準確模擬有機化合物聚乙炔分子的量子態。這一科學突破將使SQC幫助行業為一系列新產品構建量子模型，例如藥品、電池材料和催化劑。2022.07中國圖靈量子基于以遠期收益期

271、限結構為基礎的重要利率市場模型LIBOR市場模型，實現對于利率上限期權（caps）這一重要的利率衍生品的定價。2022.07中國本源量子和復旦大學利用量子疊加態的并行計算能力設計出新的分子晶體結構預測算法，證明了量子計算可以幫助化學家們用比傳統建模方法更精準的方式，來預測晶體的分子結構。2022.09美國萊斯大學量子模擬器在模擬量子磁體方面超越經典計算機。使用鐿原子制造了一個基于類自旋特性的磁體，該磁體由僅比絕對零度溫度高十億分之一度的原子組成，有六個狀態，每個狀態都標有顏色。2022.09美國Quantum Computing Inc.宣布推出訂閱服務，為企業提供對其行業領先的Dirac 1

272、熵量子計算（EQC）系統的訪問權限。Dirac 1是QCI的第一個商用光子EQC系統，它采用與現有量子計算提供商不同的計算方法，可以解決超過5000個變量的業務問題。2022.10英國薩里大學使用量子計算發現了二維材料的新階段，可用于開發下一代燃料電池設備。同時量子計算也幫助格拉茨理工大學研究了作為二維材料極有前途的六方氮化硼（h-BN）的發展。這種材料具有與著名的二維材料石墨烯相似的蜂窩晶體結構，通常被稱為“奇跡材料”。2022.10加拿大Xanadu與大眾汽車啟動了一項多年研究計劃，以提高用于模擬電池材料的量子算法的性能，目標是降低計算成本并加速大眾汽車采用量子計算機來開發更輕、更安全、更

273、低成本的電池材料。2022.12法國Qubit Pharmaceuticals通過使用混合量子計算加速藥物分子模擬和建模，顯著減少了在腫瘤學、炎癥性疾病和抗病毒藥物方面有前景的治療方法所需的時間和投資。附件：2022年下游應用探索97時間時間國家國家機構機構進展（底稿）進展（底稿）2022.01美國SavantX、Fenix Marine Services與洛杉磯港旗下的量子+AI驅動的HONE優化引擎由Fenix Marine Services和SavantX共同開發，其部署策略優化了碼頭、貨運公司及其客戶的調度、預約和碼頭內集裝箱的處理。因此，使貨物裝卸設備的效率翻了一番，并產生了更可預測

274、的貨物流。2022.01美國、英國Polaris Quantum Biotech與PhoreMost Limited借助POLARISqb Tachyon量子計算平臺掃描來自大型化學空間的數十億個分子，根據從PhoreMost的SITESEEKER表型篩選平臺獲得的信息合力尋找新的分子藥物。2022.03西班牙、加拿大CaixaBank、D-Wave Systems共同發布投資組合優化和投資對沖計算。由于它們的協作，量子混合應用程序顯著減少了解決復雜金融問題的計算時間，改進了投資組合優化，提高了債券組合內部收益率（IRR），并最大限度地減少了對沖操作所需的資本。2022.03美國 OpenEy

275、e Scientific、Gaussian宣布，OpenEye 的 Orion 分子設計平臺現在支持 Gaussian 及其具有自動化科學工作流的電子結構建模軟件，以促進更快速和全面的量子化學計算。2022.07芬蘭、美國Algorithmiq與布萊根婦女醫院的波士頓研究團隊開創量子網絡醫學新領域。他們共同致力于為疾病機制、預防和治療的新時代奠定基礎。其中一個目標是降低大型制藥公司將新藥推向市場所需的10億美元成本和縮短通常長達十年的過程。2022.08西班牙Multiverse Computing與IKERLAN量子計算視覺檢測首次用于汽車制造業，并優于經典方法.發布了一項聯合研究的結果，通

276、過量子人工視覺系統的圖像分類檢測制造的汽車部件中的缺陷。2022.08美國IonQ宣布與空中客車公司合作，探索量子計算在航空航天服務和乘客體驗方面的潛在應用和優勢。量子飛機裝載優化和量子機器學習項目將是一個為期12個月的項目，最終將開發原型飛機裝載量子應用程序，為空客開發人員和工程師提供動手協作和輔導課程，以及探索未來的集成為空中客車公司及其客戶提供量子計算機。2022.09西班牙Multiverse Computing將加入由雷諾領導的西班牙行業聯盟項目，其目標是推廣電動、自動駕駛和聯網汽車。該項目名為“西班牙電動和聯網汽車的創新工業生態系統”，已獲得西班牙政府的批準，旨在使該國成為歐洲可持

277、續交通領域的領導者。2022.09美國Zapata Computing它在讓赫爾大學為未來太空探索做好量子準備的使命方面取得了重大進展。合作一年后，兩個團隊都看到了足夠的進展，可以擴展他們擴大太空生命指標搜索的計劃。2022.10美國QCI、弗吉尼亞創新合伙企業（VIPC）利用QCI的Path to Quantum咨詢、Qatalyst軟件和量子光子系統硬件確定無人機的最佳飛行軌跡。2022.10西班牙Multiverse Computing與Mila將使用量子和量子啟發式技術推進人工智能和機器學習的方法。該合作伙伴關系還將專注于在量子計算和機器學習等高科技領域培養新的領導者。2022.11美

278、國IBM、博世（Bosch）博世將加入IBM量子網絡，使用二十多臺IBM量子計算機來幫助確定目前用于發動機和燃料電池的金屬、稀土元素的替代品。2022.11美國IBM與Euro-Information宣布已開始進入量子計算就緒發現階段，包括探索量子計算在銀行和保險用例中的適用性以及開發概念驗證并開始了勞動力發展。2022.12芬蘭、美國Algorithmiq、IBM探索大幅減少藥物發現和開發時間和成本的方法；這項工作還將為Qiskit產生的成果做出貢獻，以促進和發展這個新生的生態系統。2022.12烏拉圭、英國Quantum-South與IAG Cargo通過使用量子退火機的混合方法來優化客機

279、的貨運，從而改進貨物裝載計劃。該企業使用了混合技術，包括從D-Wave到亞馬遜Braket的量子退火機。而國際航空集團（IAG）的貨運處理部門IAG Cargo試用了Quantum-South的新服務，用于探索使用量子算法優化航空貨運。附件：量子計算下游應用合作探索98時間時間國家國家機構機構/企業企業主要進展主要進展2022.05法國PASQALPASQAL Cloud Services上線，可以通過在OVHcloud的私有云訪問中性原子量子計算機，當前僅對特定客戶開放訪問權限2022.05加拿大D-Wave推出可通過位于美國的Leap量子云服務訪問的第一臺Advantage量子計算機，提供

280、5000量子比特2022.06美國Amazon Braket宣布支持IBM的一款量子軟件開發工具包 Qiskit，且在Qiskit上編寫的程序可以在Braket的任何門機器上運行2022.06日本Fixstars Amplify處理量子計算云的Fixstars Amplify已宣布對其云服務“Fixstars Amplify”進行更新，用戶可使用IBM提供的量子計算機服務“IBM Quantum”計算組合優化問題2022.07中國中科酷原推出中國首個原子量子計算云平臺“酷原量子云”，目前提供中性原子量子計算模擬器及qiskit量子計算模擬器2022.08美國IonQ宣布在Azure Quant

281、um平臺上推出IonQ Aria，IonQAria是繼2019年底推出IonQ Harmony后，加入Azure Quantum平臺的第二個IonQ系統2022.09美國Rigetti Computing在Microsoft的Azure Quantum平臺上以公共預覽版推出Rigetti QCS，Azure Quantum用戶按需訪問Rigetti的Aspen-M-2 80量子比特和Aspen-11 40量子比特超導量子處理器，以開發和運行量子應用程序2022.11加拿大Agnostiq推出其開源工作流編排平臺Covalent的新版本，支持AWS，促進云端高性能計算發展2022.12英國Arq

282、it將其Quantum Cloud平臺部署在亞馬遜網絡服務AWS產品上附件：2022年量子計算云平臺主要進展99量子云平臺量子云平臺發布方發布方首次發布時間首次發布時間硬件技術硬件技術量子比特數量子比特數太元一號浙江大學計算機科學與技術學院2022.07超導26酷原量子云中科酷原2022中性原子即將上線（100+）量子計算云平臺中科院量子信息與量子科技創新研究院、阿里云2017.10超導12Quafu量子計算云平臺北京量子信息科學研究院、中國科學院物理研究所、清華大學2022超導10、18、50本源量子云本源量子2017.10超導6華為HiQ華為2018.10模擬器-百度量易伏百度2020.0

283、9超導10離子阱1SpinQ量子計算云平臺量旋科技2020.10核磁共振2、4、6超導8弧光量子云平臺弧光量子2022.9超導12離子阱11IBM Q ExperienceIBM2016.05超導127、65、27、16、7、5、CirqGoogle2018.07超導53、80、40離子阱20（AQT）、中性原子100+QCSRigetti2018.09超導40、80BraketAmazon2019.12超導40、80、8離子阱11光量子216量子退火2000+、5000+Azure QuantumMicrosoft2019.11離子阱20、12、11超導40、80、8中性原子100+D-Wa

284、ve LeapD-Wave2018.10量子退火5000+、2000+Strangeworks QCStrangeworks2021.02超導-離子阱-中性原子-量子退火-Xanadu CloudXanadu2020.09光量子216光量子8Quantum InspireQutech2018.10硅自旋2超導5AlphaQM Ware2022.01-SCCEAQT2020.04離子阱20QSCOUTQuantum-Sandia National Laboratories2021.03離子阱3Quantum Computing-as-a-ServiceOxford Quantum Circuit

285、s2021.07超導8InQuantoQuantinuum2022.05離子阱12、20Quandela CloudQuandela2022.11光量子5附件：2022年全球量子計算云平臺分布100時間時間國家國家/組織組織產業類型產業類型政策摘要政策摘要2022.01法國經典與量子混合計算平臺法國投資1.7億歐元啟動國家量子計算平臺，用于創建將經典系統和量子計算機互連的混合計算平臺2022.01瑞士室溫下量子技術維爾納西門子基金會（WSS）捐贈1500萬瑞士法郎贊助CarboQuant項目，研究室溫下運行的新型量子技術2022.02德國光量子處理器德國聯邦教育和研究部（BMBF）出資1600

286、萬歐元資助PhotonQ項目，用于開發光量子處理器2022.02歐盟量子芯片歐盟公布430億歐元芯片法案，支持開發量子芯片2022.02美國量子計算機自動化Q-CTRL與桑迪亞國家實驗室獲得美國能源部23萬美元贈款，用于量子計算機自動化2022.02以色列量子計算機以色列撥款 6200 萬美元建造該國第一臺量子計算機2022.02英國量子計算實用接口格拉斯哥大學獲得英國工程和物理科學研究委員會（EPSRC）提供的300萬英鎊資助，用于開發增強型量子計算實用接口2022.03美國量子生物亞利桑那州立大學獲得Keck基金會三年100萬美元的資助，探索生物系統中的基本量子效應2022.03美國量子軟

287、件DARPA為Zapata Computing提供數百萬美元資助，創建軟件工具，以便為量子計算機進行特定于硬件的資源估算2022.03美國量子計算紐約大學獲美國國防部多學科大學研究計劃（MURI）750萬美元資助，增強量子計算2022.04美國光量子計算美國政府撥款2500萬美元支持芯片代工廠格芯（GlobalFoundries）和量子計算公司PsiQuantum開發下一代光量子計算機2022.04卡塔爾量子計算卡塔爾撥款1000萬美元啟動國家量子計算計劃，資助卡塔爾量子計算中心（QC2）的建立，進行與量子計算、量子密碼學和量子人工智能（AI）的相關領域的創新研究2022.04美國量子計算麻省

288、大學波士頓分校和西新英格蘭大學獲得100萬美元國家撥款，支持量子計算2022.04荷蘭量子計算萊頓大學獲得荷蘭國家研究議程（NWA）200萬歐元資助，致力于將量子計算機帶出實驗室2022.04歐洲量子計算四所大學5個團隊獲得ERC資助，合計1270萬歐元，用于開發新的量子比特、量子材料領域、量子實驗模型等方面研究2022.04德國量子計算德國政府批準DESY量子研究基金，開發用于驗證量子組件的診斷工具。2022.04荷蘭量子計算荷蘭代爾夫特量子生態系統的成員獲得價值55萬歐元的兩筆研發資助2022.04美國量子計算佐治亞理工大學獲得920萬美元資助，用于開發混合量子-經典系統2022.04日本

289、量子計算戰略提出將在2022年內建成第一臺國產量子計算機，此外該戰略該提出到2030年量子技術使用者達到1000萬人目標2022.05荷蘭量子材料荷蘭研究委員會為量子材料研究提供2150萬歐元資金2022.05美國量子人才由喬治梅森大學量子科學與工程中心運營的 K12 量子人才發展項目獲得了 3.5 萬億美元的眾議院撥款法案中的 65萬美元2022.05澳大利亞量子人才澳大利亞工黨承諾提供400萬澳元支持量子研究人才發展2022.05美國量子技術路線美國NIST撥款30萬美元支持量子技術2022.06美國量子云平臺美國NSF提供補充資金，支持使用量子計算云平臺2022.06荷蘭超導量子處理器

290、QuantWare獲得歐洲創新委員會資助750萬歐元，用于快速擴展超導量子處理器2022.06美國量子計算美國佐治亞理工學院量子計算項目獲得DARPA920萬美元資助2022.06美國量子計算量子計算公司SEEQC獲得美國能源部的40萬美元資助，研究和開發為特定問題的應用提供具有成本效益和商業可擴展性的有用、節能的量子計算系統2022.07美國量子計算美國陸軍簽署了一份6.99億美元的高性能計算采購合同，用于國防超級計算資源中心的運營、維護和管理服務2022.07以色列量子計算以色列宣布斥資2900萬美元成立量子計算研發中心2022.07美國量子人才美國政府投資300萬美元，用于量子科學研究生

291、培訓計劃2022.07美國量子計算美國參議院通過2800億美元芯片法案，法案除了對半導體行業進行補貼外，還有一大筆資金將用于量子計算等前沿科技領域的研發2022.08美國量子教育懷俄明大學拓撲量子計算研究獲得NSF的500萬美元資助2022.08美國量子計算加州大學洛杉磯分校（UCLA）獲得180萬美元資助，開發用于量子計算的分子量子比特2022.09荷蘭量子技術荷蘭復蘇計劃將為量子技術投資2.7億歐元2022.09美國量子材料美國能源部為量子材料研究提供1260萬美元資金2022.09美國量子計算紐約大學石溪分校獲得美國能源部40萬美元資助，用于研究量子計算優勢2022.10美國稀釋制冷機美

292、國國防部撥款升級用于量子物理研究的稀釋制冷機2022.10美國量子計算美國空軍研究實驗室（AFRL）開出2250萬美元訂單，用于建造實用規模量子計算機2022.10德國量子計算德國漢堡市政府向量子計算投資3410萬歐元2022.10德國離子阱量子計算 德國投資2億歐元開發基于離子阱的量子計算機2022.12德國量子計算德國航空航天研究中心（DLR）授予兩家開發金剛石量子計算機的公司SaxonQ和XeedQ總價值5700萬歐元的合同2022.12美國量子計算美國國防高級研究計劃局（DARPA）與羅切斯特大學簽訂了一份價值160萬美元的合同，用于量子啟發經典計算（QuICC）項目。QuICC計劃為

293、期五年，總投資5800萬美元2022.12加拿大量子計算加拿大不列顛哥倫比亞省知識發展基金（BCKDF）投資80萬加元開發量子加速超級計算機附件：全球主要科技國2022年對量子計算的政府投資101時間時間合作方合作方文件名稱文件名稱主要內容主要內容2022.04美國、芬蘭量子信息科學技術（QIST）合作聯合聲明美國和芬蘭簽署關于量子信息科技合作的聯合聲明，強調兩國加強該領域合作的意愿2022.04美國、瑞典量子信息科學技術（QIST）合作聯合聲明使兩國利用各自在QIST中的優勢，建立全球市場和供應鏈、創建科學研究社區、培養未來一代的技能和潛在人才2022.04印度、芬蘭-討論量子計算可能的合作

294、領域，以及計劃建立的“協作虛擬卓越中心”（CoE）路線圖2022.04印度、美國-印度和美國已決定推進通信、人工智能、量子科學、半導體和生物技術領域新興技術的合作，并敦促兩國私營企業共同開發和生產國防設備2022.06美國、丹麥量子信息科技合作的聯合聲明利用兩國在QIST的優勢，這份合作聲明將加強供應鏈，發展產業基礎，并培養下一代量子人才2022.10美國、瑞士-將與美國簽署一項協議，以便在量子計算領域開展更密切的合作2022.12法國、美國-該合作聲明建立在2018年10月在巴黎簽署的協議和2021年科技合作聯合聲明的基礎上，該聲明明確將量子信息科學列為雙方認可繼續開展研究合作的領域2022

295、.11印度、歐盟-啟動的貿易和技術委員會的基礎上簽署了氣候建模和量子技術等領域的合作協議2022.11芬蘭、印度-兩國將率先探索量子計算和超級計算之間的復雜融合，并將其作為解決基于高能效硬件的未來工業解決方案的突破口2022.12法國、美國、德國量子技術合作聯合聲明為了應對歐洲在量子技術領域所面臨的戰略自主性挑戰，并為未來的歐洲量子領導者奠定基礎附件：2022全球主要科技國間量子戰略合作制定協議102時間時間合作方合作方合作文件合作文件主要內容主要內容2022.01中國計量發展規劃（20212035年）提出在2035年建成以量子計量為核心、科技水平一流、符合時代發展需求和國際化發展潮流的國家現

296、代先進測量體系2022.02歐盟歐洲芯片法案公布430億歐元芯片法案，支持開發量子芯片。法案稱，到2030年歐盟計劃投入超過430億歐元（約490億美元）2022.02英國2022年春季聲明支持人工智能、量子計算和機器人技術2022.04澳大利亞2021年國家研究基礎設施（NRI）路線圖將量子作為新路線圖中的優先研究領域2022.04美國量子計算網絡安全防范法案希望聯邦政府能保護聯邦IT系統和資產免受量子計算機未來黑客攻擊2022.04美國關于加強國家量子計劃咨詢委員會的行政命令關于促進美國在量子計算方面的領導地位同時減少對脆弱的密碼系統的風險的國家安全備忘錄拜登簽署兩項總統政令，加快推動量子

297、信息科學。第一項政令旨在加強國家量子倡議咨詢委員會的行政命令。該委員會是政府量子信息科學與技術的獨立專家咨詢機構。該命令把咨詢委員會直接置于白宮的權力之下，幫助確?？偨y和其他關鍵決策者能夠獲得最新信息。第二項政令以推動美國量子信息技術的發展，并制定了應對量子計算機對美國的網絡安全構成的風險的計劃。2022.06英國SparQ量子應用發現計劃幫助英國公司和研究人員早期探索量子計算的應用，加速英國在使用量子計算方面的創新。該計劃提供了四個關鍵要素：獲得量子計算機、技術支持和應用專業知識、研討會和交流機會以及學習資源。旨在讓潛在用戶獲得使用量子硬件和算法的早期實踐經驗，以應對與行業相關的挑戰2022

298、.06德國量子系統研究計劃其任務是在未來十年將德國帶入歐洲量子計算和量子傳感器領域的領先地位，并提高德國在量子系統方面的競爭力2022.07美國芯片法案該法案除了對半導體行業進行補貼外，還有一大筆資金將用于量子計算等前沿科技領域的研發。其中包括為布魯克海文國家實驗室等能源部國家實驗室注入新資金，該項資金將推動研發，包括量子計算、人工智能等關鍵技術領域。2022.08美國芯片和科學法案法案的第二部分“研究與創新”中，有四個項目將使量子領域受益。第一個是開展量子網絡設備和方法的研究，開發量子網絡技術的供應鏈的“量子網絡基礎設施”計劃，該計劃將獲得5億美元。第二個是將為美國境內研究人員提供訪問美國量

299、子計算資源的途徑的“科學和技術的量子用戶擴展”計劃，資金定為1.65億美元。最后一個是將教育下一代學生和教師量子力學基本原理的“下一代量子領導者試點計劃”，資金為3200萬美元。2022.05美國關于促進美國在量子計算領域的領導地位，同時降低易受攻擊的密碼系統風險的國家安全備忘錄備忘錄概述了本屆政府與量子計算有關的政策和舉措。它確定了保持國家在量子信息科學（QIS）方面的競爭優勢所需的關鍵步驟，同時減輕量子計算機對國家網絡，經濟和國家安全的風險2022.07美國量子計算網絡安全防范法案法案的通過正值美國聯邦政府開始更加積極地支持和應對量子計算機帶來的網絡安全威脅之際，量子技術領域的專家預計這些

300、威脅將在未來幾年成為全球政府和企業日益頻繁的風險因素2022.12美國量子計算網絡安全防范法案使其正式成為法律，鼓勵聯邦政府機構采用不受量子計算影響的加密技術。該法案于今年7月在眾議院通過，并于12月9日在參議院獲得通過。附件：2022全球主要科技國對量子計算的政策支持情況103附件：CTF模型介紹CTF模型是一個未來產業參與者的評價分析模型。ICV TAnK 的CTF模型是幫助公眾了解前沿技術領域及對應公司的發展情況，前沿科技具有技術路線未收斂、技術發展存在高度不確定性、商業化推進處于早期等諸多特點，隨著技術的不斷發展，對公司的評價需要一套合理的模型，對特定時期前沿技術供應商的綜合評估形成“

301、共識”。CTF模型由4層不同大小的扇形區域縱深呈現，以及3維坐標共同構成。橫向坐標Maturity of Technology（技術層面，即供應商的技術、研發、團隊等）、側向坐標Commercialization of Technology（商業層面，即供應商的營收、客戶、用例等）以及隱含變量Implicit Variable（底蘊層面，即供應商長期經營所積淀的能夠助推企業發展的要素）。CTF模型根據供應商在不同維度的綜合表現，將其劃分入如下四個扇面中：Pilot（領航員）、Overtaker（超越者）、Explorer（探索者）和Chance-seeker（尋機者）。由于新興技術處在高速成長

302、期，也存在高度不確定性，因此，各細分領域的CTF圖需要不定期進行更新。Fan1Pilot：這一板塊的公司特點是企業規模較大，在前一次技術發展周期中積累了諸多經驗，為它們進入新的前沿技術領域打下堅實基礎。這些公司有能力和資源成為新一輪前沿技術的領航者，并有可能對行業未來的發展方向產生深遠的影響。Fan2Overtaker：這一板塊的公司經過一段時間的發展已經初具規模，它們一大優勢是強大的新技術研發實力?；谒鼈冊谔囟夹g領域已取得的積累，這些公司將來有望“超車”成為行業領軍者。Fan3Explorer：這一板塊的公司體量較小，但是它們較早地走上了新興技術發展軌道。特定技術的開發仍處于早期階段，與

303、Pilot和Overtaker相比，它們通常在整體技術實力方面有所差距。Fan4Chance-seeker：這一板塊的公司商業嗅覺敏銳，是新進入行業的新興公司，它們的規模不大，但創始團隊成員擁有一定的資源，能夠讓公司在新的賽道上獲得發展機會。這些公司目前少有產品的工程原型，市場展現機會較少。使用CTF模型，可以幫助前沿科技領域的客戶評估對于某個技術供應商的采購與投資。特別需要留意的是，處于領航員扇面的供應商并不一定總是最佳選擇，在企業的實際需求情況下，處于超越者或探索者扇面的企業可能是更好的選擇。104參考文獻https:/ https:/ https:/www.unibas.ch/en/Ne

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