一、量子芯片技術(shù)的現(xiàn)狀

量子芯片作為量子計(jì)算的核心硬件，正處于快速發(fā)展和應(yīng)用拓展的階段。2019年全球量子芯片市場(chǎng)規(guī)模為1.27億美元，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到15.32億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為63.8%，市場(chǎng)發(fā)展迅速，其增長(zhǎng)主要受到量子計(jì)算機(jī)和量子通信技術(shù)的推動(dòng)。

從地區(qū)分布來(lái)看，中國(guó)量子芯片市場(chǎng)主要集中在華東、華南、華北、華中等地區(qū)，這些地區(qū)擁有較為完善的科技產(chǎn)業(yè)鏈和人才儲(chǔ)備，為量子芯片的研發(fā)和應(yīng)用提供了有力支持。而北美和歐洲在量子芯片市場(chǎng)在過(guò)去幾年中一直保持著領(lǐng)先地位，擁有眾多在量子計(jì)算領(lǐng)域具有影響力的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，如IBM、Google、Microsoft等。國(guó)內(nèi)企業(yè)在量子芯片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售方面也取得了顯著進(jìn)展，如國(guó)盾量子、本源量子等。

在技術(shù)類型方面，超導(dǎo)、半導(dǎo)體、離子阱是量子芯片較有前途的技術(shù)方向。超導(dǎo)量子芯片電路設(shè)計(jì)隨著位元數(shù)目的增加會(huì)面臨困難；半導(dǎo)體量子芯片運(yùn)算能力雖相對(duì)較弱，但基于傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)，若能在實(shí)驗(yàn)室制作出芯片則量產(chǎn)較容易；離子阱量子芯片量子力學(xué)性能優(yōu)良，但體積較大。

（一）不同技術(shù)路線進(jìn)展

• 超導(dǎo)量子芯片：例如，2018年3月，谷歌公司成功開(kāi)發(fā)了一個(gè)72位比特的Bristlecone量子處理器。2017年超導(dǎo)量子芯片可以比邏輯閘工作的時(shí)間長(zhǎng)出1000多倍，單個(gè)量子位柵極的操作精度可達(dá)99.94%，整體方法的精度可達(dá)99.40%，符合理論上的容錯(cuò)率。2019年8月，浙江大學(xué)ChaoSong等人成功地開(kāi)發(fā)出了20個(gè)量子位的超導(dǎo)量子芯片，并利用它成功地實(shí)現(xiàn)了整體的糾纏。

• 光量子芯片：中國(guó)科學(xué)家在光量子芯片領(lǐng)域取得了重大突破，打造出全球最大規(guī)模的光量子芯片。光量子芯片以光為載體，光子比電子薄得多，生產(chǎn)過(guò)程暫時(shí)可繞開(kāi)高端光刻機(jī)（如果未來(lái)光量子芯片競(jìng)爭(zhēng)到更小制程，是否仍能繞開(kāi)尚未可知）。它具有更高的信息傳輸速度和更低的能耗，并且具有高度并行性、高可靠性和高保密性等特點(diǎn)。

（二）制造工藝相關(guān)

量子芯片的制造需要先進(jìn)的材料科學(xué)和半導(dǎo)體技術(shù)。如超導(dǎo)量子電路的關(guān)鍵部件為約瑟夫森結(jié)，采用微納加工技術(shù)，在兩個(gè)超導(dǎo)體之間絕緣層的厚度都在10納米以下，庫(kù)珀電子對(duì)會(huì)通過(guò)隧道效應(yīng)穿過(guò)隔離層。制作量子芯片的環(huán)境要求嚴(yán)格，工作環(huán)境對(duì)量子芯片工作影響很大，例如超導(dǎo)量子芯片和半導(dǎo)體芯片工作于幾十毫開(kāi)的極低溫下，噪聲環(huán)境可能導(dǎo)致量子態(tài)的破壞及存儲(chǔ)信息丟失，溫度太高會(huì)使量子態(tài)的演變得困難；而離子阱量子芯片通常能在常溫下工作，但也需要注意對(duì)機(jī)械進(jìn)行固定以避免外界干擾。

二、量子芯片技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

（一）優(yōu)勢(shì)

1. 運(yùn)算性能高

量子芯片利用了量子力學(xué)的原理，可以實(shí)現(xiàn)超高速、超高效的計(jì)算。在于其運(yùn)算速度極快，例如谷歌的Willow芯片在不到5分鐘的時(shí)間完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)計(jì)算，這一任務(wù)若用當(dāng)今最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，需要10的25次方年的時(shí)間，比宇宙的年齡還長(zhǎng)。量子比特具有同時(shí)處于多個(gè)狀態(tài)（量子疊加態(tài)）的特性，使得量子芯片能夠在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多個(gè)計(jì)算，從而顯著提高了計(jì)算效率；多個(gè)量子比特時(shí)表示的狀態(tài)數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，如2個(gè)量子比特可同時(shí)代表4種狀態(tài)，這為處理海量信息提供了可能，可快速地解決復(fù)雜問(wèn)題，比傳統(tǒng)芯片更適合處理大量數(shù)據(jù)，能提升人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)算法的效果，大幅提升模型的訓(xùn)練速度和準(zhǔn)確性；還能在特定領(lǐng)域如密碼學(xué)中解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題，如模擬分子結(jié)構(gòu)、優(yōu)化物流路線等 。

2. 存儲(chǔ)能力強(qiáng)大

量子比特可以同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)信息，相比傳統(tǒng)芯片具備更強(qiáng)大的信息存儲(chǔ)能力，能處理更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這有助于在數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用場(chǎng)景中更好地滿足需求，例如在大數(shù)據(jù)處理、量子模擬等場(chǎng)景，極大地提升了數(shù)據(jù)的處理能力和應(yīng)用范圍 。

3. 通信安全性高

在量子通信方面，量子芯片可以借助量子糾纏和量子隱形傳態(tài)等特性來(lái)保護(hù)通信的安全性和隱私性。利用這些特性實(shí)現(xiàn)的量子密鑰分發(fā)可以提供絕對(duì)安全的密鑰，從而保證通信內(nèi)容難以被竊聽(tīng)或破解。例如量子通信在網(wǎng)絡(luò)通信、金融交易、軍事通信等諸多對(duì)安全性要求極高的領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，它能夠有效抵御未來(lái)量子計(jì)算攻擊，可在面臨量子計(jì)算機(jī)發(fā)展而導(dǎo)致傳統(tǒng)加密算法有被破解風(fēng)險(xiǎn)的情況下，提供可靠的安全防護(hù)手段 。

4. 能效表現(xiàn)優(yōu)異

量子芯片能耗僅為硅基芯片的千分之一甚至更低，在對(duì)功耗要求嚴(yán)格的移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中應(yīng)用潛力巨大，相比傳統(tǒng)芯片在能量利用效率上有非常顯著的提升，可降低長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行設(shè)備的能源成本，并在一些特定場(chǎng)景下延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間或者減少散熱需求，這有助于提升設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命等。

（二）挑戰(zhàn)

1. 量子比特穩(wěn)定性較低

量子比特容易受到環(huán)境干擾而發(fā)生退相干現(xiàn)象，導(dǎo)致量子比特的狀態(tài)出錯(cuò)。例如在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，由于量子態(tài)的脆弱性，量子芯片容易受到環(huán)境影響。而且通常量子比特越多，發(fā)生的錯(cuò)誤就越多，像谷歌Willow之前，這個(gè)問(wèn)題嚴(yán)重制約了量子計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展，即使實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)勢(shì)也難以在復(fù)雜任務(wù)和大規(guī)模計(jì)算中有效應(yīng)用量子芯片進(jìn)行可靠計(jì)算。

2. 芯片制造與工藝難度大

需要高精度的設(shè)備和復(fù)雜的制造工藝。無(wú)論是超導(dǎo)量子芯片的約瑟夫森結(jié)這類復(fù)雜部件的微納加工技術(shù)需求，還是光量子芯片要整合大量量子器件以及滿足特殊的光介質(zhì)微加工需求，都需要解決眾多技術(shù)難題。并且當(dāng)前還有量子芯片的集成度不夠的問(wèn)題，難以大規(guī)模集成量子比特以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的計(jì)算能力，需要人們不斷探索新的制造技術(shù)和工藝優(yōu)化方法才能提高集成度，滿足更復(fù)雜計(jì)算的需求 。

3. 量子糾纏的高要求與難維持

對(duì)于基于超導(dǎo)等技術(shù)的量子計(jì)算，量子糾纏是一個(gè)關(guān)鍵要素，但也是一大挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的量子糾纏態(tài)以及保持量子比特之間的糾纏關(guān)系是非常困難的，這關(guān)系到量子計(jì)算能否準(zhǔn)確地進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算的基礎(chǔ)，如果糾纏態(tài)容易被破壞則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤或者無(wú)法完成既定的量子算法要求的操作步驟。

4. 技術(shù)成本高昂

量子芯片的制造和維護(hù)都需要極高的技術(shù)水平和成本投入，這一成本包括研發(fā)過(guò)程中的技術(shù)探索、設(shè)備的研制和迭代（如極低溫設(shè)備、高精度光刻機(jī)等）、專業(yè)人才的招募和培養(yǎng)等各個(gè)方面，這對(duì)于大多數(shù)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)是巨大的挑戰(zhàn)，不利于量子芯片技術(shù)的快速普及和商業(yè)化進(jìn)展，需要大規(guī)模的投入和長(zhǎng)期的積累才能逐漸降低成本。

三、未來(lái)影響量子芯片技術(shù)發(fā)展的因素

（一）技術(shù)突破進(jìn)展

1. 量子糾錯(cuò)技術(shù)革新

量子糾錯(cuò)能力的提升對(duì)量子芯片發(fā)展極其關(guān)鍵，像谷歌的Willow量子芯片在量子糾錯(cuò)方面取得了重大突破，可以成倍減少錯(cuò)誤。隨著研究的深入，如果在量子糾錯(cuò)技術(shù)上不斷革新，例如找到更高效的量子糾錯(cuò)碼、更穩(wěn)定的糾錯(cuò)電路實(shí)現(xiàn)方式等，將使量子芯片能夠容納更多量子比特進(jìn)行計(jì)算而不會(huì)被錯(cuò)誤率急劇增長(zhǎng)所限制，從而可以進(jìn)行更復(fù)雜和大規(guī)模的計(jì)算任務(wù)，直接推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)朝著實(shí)用化的大規(guī)模計(jì)算方向發(fā)展。

2. 新型材料的研發(fā)

目前超導(dǎo)材料等在量子芯片制造中有重要作用，繼續(xù)探索新型的量子材料有助于克服現(xiàn)有材料性能的極限。例如研究能夠在更高溫度下保持量子態(tài)穩(wěn)定的材料、具備更高量子比特相干時(shí)間以及更好實(shí)現(xiàn)量子糾纏態(tài)的材料等。如果能得到這種材料，將能放寬量子芯片對(duì)制冷等超嚴(yán)格環(huán)境的依賴，極大地拓展量子芯片的應(yīng)用場(chǎng)景和改善可操作性，設(shè)計(jì)更加靈活多樣的量子芯片結(jié)構(gòu)和計(jì)算架構(gòu)也成為可能。

3. 工藝優(yōu)化與創(chuàng)新

制造工藝方面的不斷優(yōu)化如微納制造工藝、光刻工藝、封裝工藝等的改進(jìn)會(huì)對(duì)量子芯片發(fā)展有顯著推動(dòng)作用。例如光刻技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于提高量子芯片的集成度至關(guān)重要；優(yōu)化封裝工藝可以提高量子芯片在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，減少外界干擾對(duì)量子比特狀態(tài)的影響；而新的制造工藝如3D集成制造等如果能應(yīng)用到量子芯片制造中，有可能改變量子芯片的構(gòu)建方式從而提高量子比特的集成密度、計(jì)算效率以及降低能耗等性能指標(biāo)。

（二）資金投入情況

1. 政府資助與支持

政府在量子芯片發(fā)展中扮演著重要角色，許多國(guó)家將量子技術(shù)發(fā)展列入重點(diǎn)計(jì)劃并投入資金。例如中國(guó)政府已將量子計(jì)算列入十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃大力推動(dòng)相關(guān)技術(shù)研發(fā)，美國(guó)、歐洲等地也在加大對(duì)量子計(jì)算領(lǐng)域的投資和支持力度。政府的資金支持有助于科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)更安心地進(jìn)行基礎(chǔ)研究以及大規(guī)模的試驗(yàn)生產(chǎn)等研發(fā)活動(dòng)，并且在搶占量子計(jì)算領(lǐng)域的制高點(diǎn)方面有戰(zhàn)略意義，可確保本國(guó)在量子芯片技術(shù)這個(gè)關(guān)鍵未來(lái)技術(shù)領(lǐng)域不會(huì)落后于其他國(guó)家，也會(huì)催生更多量子芯片相關(guān)的科研成果和產(chǎn)業(yè)進(jìn)展。

2. 企業(yè)的投資動(dòng)力與觀望態(tài)度

企業(yè)的投資情況也會(huì)影響量子芯片技術(shù)發(fā)展，一些大的科技企業(yè)看好量子芯片的未來(lái)市場(chǎng)潛力，如IBM、Google、微軟等國(guó)際企業(yè)以及本源量子等國(guó)內(nèi)企業(yè)均積極投入資金進(jìn)行研發(fā)。他們一方面為了在未來(lái)計(jì)算技術(shù)變革中搶占先機(jī)以獲取巨大的商業(yè)利益，另一方面也是出于提高自身技術(shù)實(shí)力和品牌形象的訴求。但同時(shí)也有很多企業(yè)處于觀望狀態(tài)，因?yàn)榱孔有酒夹g(shù)目前還面臨很多不確定因素以及商業(yè)化前景還不夠明朗，所以企業(yè)投資的積極性參差不齊，而企業(yè)界總體投資規(guī)模的大小會(huì)直接影響量子芯片技術(shù)研發(fā)的速度、規(guī)模以及成果的轉(zhuǎn)化等多個(gè)方面。

（三）人才資源保障

1. 高端科研人才的需求

量子芯片技術(shù)涉及到復(fù)雜的物理、材料、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域的交叉融合，需要大量高端科研人才投入到基礎(chǔ)理論研究、算法優(yōu)化、工程制造等各個(gè)環(huán)節(jié)。例如在超導(dǎo)量子計(jì)算中的約瑟夫森結(jié)作用原理探索、光量子芯片的光傳輸與控制邏輯優(yōu)化等方面，都需要具備深厚量子理論以及高超實(shí)踐技能的科學(xué)家和工程師。高端人才的數(shù)量和質(zhì)量決定著量子芯片技術(shù)的創(chuàng)新能力上限，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)從當(dāng)前水平向更高層次跨越的核心推動(dòng)力量。

2. 教育體系與人才培養(yǎng)的適配

當(dāng)前教育體系需要與時(shí)俱進(jìn)以適應(yīng)量子芯片技術(shù)發(fā)展對(duì)于人才的需求。學(xué)校和高校應(yīng)該在物理、量子信息等學(xué)科進(jìn)行課程改革或者設(shè)置相關(guān)的新興學(xué)科方向好培養(yǎng)定向人才，滿足量子芯片研發(fā)從實(shí)驗(yàn)室探索到工程化量產(chǎn)整個(gè)鏈條對(duì)人才種類和能力的需求。另外還需要加強(qiáng)國(guó)際人才交流，通過(guò)引進(jìn)海外知名量子專家指導(dǎo)本國(guó)科學(xué)家工作學(xué)習(xí)、派遣本國(guó)優(yōu)秀人才到國(guó)際先進(jìn)科研機(jī)構(gòu)參與項(xiàng)目合作等方式，充分利用全球的人才資源來(lái)保障量子芯片技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ谌瞬诺脑丛床粩嗟男枨蟆?/p>

（四）市場(chǎng)需求拉動(dòng)

1. 傳統(tǒng)計(jì)算瓶頸下的替代需求

隨著傳統(tǒng)芯片制造技術(shù)接近原子極限（如摩爾定律逐漸放緩），傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在面對(duì)如人工智能領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理需求、復(fù)雜的金融模型計(jì)算、生物醫(yī)藥領(lǐng)域大規(guī)模數(shù)據(jù)分析、材料設(shè)計(jì)中的分子模擬等任務(wù)時(shí)遇到了算力瓶頸。量子芯片由于能提供指數(shù)級(jí)的算力提升在處理這些復(fù)雜任務(wù)時(shí)有潛在優(yōu)勢(shì)，這促使企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)逐漸開(kāi)始對(duì)量子芯片產(chǎn)生需求，作為解決傳統(tǒng)計(jì)算不足的可能替代方案，從而拉動(dòng)量子芯片技術(shù)的發(fā)展來(lái)滿足這些不斷增長(zhǎng)的計(jì)算需求缺口。

2. 新興技術(shù)發(fā)展中的協(xié)同需求

許多新興技術(shù)發(fā)展需要量子芯片的協(xié)同發(fā)展才能進(jìn)一步推進(jìn)。例如量子通信和量子加密技術(shù)的發(fā)展，量子通信需要量子芯片來(lái)產(chǎn)生、傳輸和處理量子態(tài)，維持通信中的量子糾纏態(tài)等，量子加密技術(shù)依賴量子芯片實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)和加解密計(jì)算等操作。另外在量子模擬領(lǐng)域，科研機(jī)構(gòu)對(duì)特殊量子系統(tǒng)的研究和模擬進(jìn)步，將有助于探索如高溫超導(dǎo)機(jī)制等復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題解決之道，這需要量子芯片技術(shù)的不斷提升才能實(shí)現(xiàn)更精確有效的模擬，這些新興技術(shù)在不斷完善自身的過(guò)程中會(huì)反向拉動(dòng)量子芯片技術(shù)發(fā)展與之協(xié)同進(jìn)步。

四、量子芯片技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用前景

（一）量子計(jì)算領(lǐng)域

量子芯片是量子計(jì)算的核心硬件之一，重要性不言而喻。

• 基礎(chǔ)科學(xué)研究：量子芯片能在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)和復(fù)雜計(jì)算中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如模擬分子結(jié)構(gòu)對(duì)于材料科學(xué)發(fā)展至關(guān)重要，科學(xué)家可借助量子芯片模擬分子的物理和化學(xué)性質(zhì)，從而加快新材料的研發(fā)進(jìn)程。在物理學(xué)研究中，可用于量子態(tài)的模擬等基礎(chǔ)理論探索；在天文學(xué)研究中，能夠?qū)τ钪嫜莼葓?chǎng)景進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)值模擬以幫助我們更好理解宇宙的奧秘。

• 人工智能：由于量子芯片強(qiáng)大的計(jì)算性能，在人工智能領(lǐng)域助力機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能夠大幅提升模型的訓(xùn)練速度和準(zhǔn)確性。例如處理海量的圖像、語(yǔ)音和文本數(shù)據(jù)，構(gòu)建更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)模型，這有利于智能機(jī)器人的感知和決策能力提升、自動(dòng)駕駛技術(shù)的進(jìn)一步完善以及語(yǔ)音和圖像識(shí)別等人工智能相關(guān)技術(shù)發(fā)展 。

• 工業(yè)生產(chǎn)：對(duì)處理工業(yè)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化問(wèn)題有很大幫助，例如優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)和布局以減輕重量同時(shí)保持強(qiáng)度、優(yōu)化生產(chǎn)流程中的資源分配和調(diào)度提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗等。同時(shí)在質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，對(duì)大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析以檢測(cè)缺陷的產(chǎn)生概率和根源等方面也有應(yīng)用潛力。

• 金融交易：能夠迅速處理海量金融數(shù)據(jù)，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、投資組合優(yōu)化以及高頻交易等方面發(fā)揮作用。例如更為精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)金融市場(chǎng)波動(dòng)、快速計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)定價(jià)等，以幫助金融機(jī)構(gòu)降低風(fēng)險(xiǎn)、獲取更多投資回報(bào)。

（二）量子通信領(lǐng)域

• 網(wǎng)絡(luò)通信：量子芯片可實(shí)現(xiàn)量子態(tài)傳輸以完成量子密鑰分發(fā)（QKD），從而保障通信安全。例如在全球的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中，構(gòu)建更安全的通信鏈路，抵御外部的網(wǎng)絡(luò)攻擊和竊聽(tīng)行為。在企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心之間的通信等場(chǎng)景也可應(yīng)用，構(gòu)建安全可靠的通信渠道。

• 金融交易通信：在金融交易涉及到轉(zhuǎn)賬匯款、交易指令下達(dá)等過(guò)程中確保信息安全，防止交易信息被竊取篡改，保護(hù)金融交易雙方的隱私和資金安全。

• 軍事通信：為軍事指揮系統(tǒng)和作戰(zhàn)單元之間提供高度安全的通信，特別是在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，量子通信保障軍事信息傳遞的保密性、完整性和不可抵賴性，從而避免軍事機(jī)密泄露，提高作戰(zhàn)指揮效率。

（三）量子模擬領(lǐng)域

• 材料科學(xué)：量子芯片可用來(lái)模擬量子系統(tǒng)相互作用。在新型材料研發(fā)中，可以更為精準(zhǔn)地揭示材料的微觀物理和化學(xué)性能，預(yù)測(cè)材料在不同環(huán)境和條件下的表現(xiàn)，減少新材料開(kāi)發(fā)中的實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間消耗。例如研究超導(dǎo)材料、能源存儲(chǔ)材料、新型半導(dǎo)體材料等。

• 生物醫(yī)藥：有助于對(duì)生物分子結(jié)構(gòu)和生物大分子之間的相互作用進(jìn)行模擬，這在藥物發(fā)現(xiàn)方面有著重要意義，例如模擬藥物分子與靶標(biāo)蛋白的結(jié)合過(guò)程，更高效地篩選具有潛力的新藥分子，加速藥物研發(fā)進(jìn)程，并且在疾病發(fā)病機(jī)制研究方面也能夠提供計(jì)算模擬幫助。

（四）量子安全技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

• 密碼學(xué)：量子芯片利用量子力學(xué)原理實(shí)現(xiàn)量子加密。由于量子態(tài)的特性使得量子加密具有無(wú)條件安全性，傳統(tǒng)加密方式在面臨量子計(jì)算攻擊時(shí)可能不再安全，量子安全技術(shù)可以應(yīng)用于銀行、金融、電信、政府機(jī)構(gòu)、軍事和互聯(lián)網(wǎng)等各個(gè)領(lǐng)域中的密碼保護(hù)，保護(hù)關(guān)鍵信息和隱私內(nèi)容，如保護(hù)網(wǎng)上銀行交易密碼、企業(yè)客戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全等。

• 網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系：除了量子密鑰分發(fā)和密碼學(xué)應(yīng)用，量子隨機(jī)數(shù)生成也是基于量子力學(xué)特性，可提供真正的隨機(jī)數(shù)用于強(qiáng)化密碼算法和加密通信，量子芯片構(gòu)建的量子認(rèn)證、量子簽名和量子防竊聽(tīng)等技術(shù)有助于完善網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，抵御各類網(wǎng)絡(luò)安全威脅。

（五）新興領(lǐng)域應(yīng)用

• 量子生物學(xué)：未來(lái)量子芯片可能深層次地介入到生物學(xué)領(lǐng)域，從量子水平去研究生物現(xiàn)象，如生物體內(nèi)的量子效應(yīng)、量子現(xiàn)象與生命活動(dòng)的關(guān)系等，為生命科學(xué)研究開(kāi)辟新的方向。

• 量子人工智能：不僅僅是在現(xiàn)有的人工智能算法上加速運(yùn)算，還可能催生出全新的量子人工智能算法和形式，使人工智能在理解、思考、決策等方面表現(xiàn)出新的能力層次。

五、國(guó)內(nèi)外量子芯片技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)比

（一）技術(shù)研發(fā)

1. 現(xiàn)有技術(shù)水平與進(jìn)展對(duì)比

• 整體來(lái)看，在量子芯片相關(guān)技術(shù)方面，美國(guó)目前處于較為領(lǐng)先的地位。如在量子比特?cái)?shù)目上，IBM已經(jīng)達(dá)到了433量子比特，在超導(dǎo)量子芯片的研發(fā)成果方面領(lǐng)先世界。中國(guó)在量子芯片的研發(fā)方面也有較大的進(jìn)步，比如中國(guó)實(shí)現(xiàn)了20個(gè)量子位的超導(dǎo)量子芯片，并且自主研發(fā)量產(chǎn)的量子芯片搭載在即將面世的新一代量子計(jì)算機(jī)“悟空”上。此外，中國(guó)打造出全球最大規(guī)模的光量子芯片，在光量子芯片賽道上實(shí)現(xiàn)了彎道超車。

• 在量子糾錯(cuò)方面，美國(guó)谷歌的Willow芯片取得了重大的突破，能成倍減少錯(cuò)誤。而我國(guó)也在這方面積極探索并且在超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)方面取得不少成果，如祖沖之三號(hào)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看內(nèi)置處理器與Willow性能大致相當(dāng)。

2. 技術(shù)研發(fā)戰(zhàn)略方向差異

• 美國(guó)研發(fā)方向側(cè)重于基礎(chǔ)技術(shù)的領(lǐng)先性，比如在超導(dǎo)技術(shù)、量子算法改進(jìn)方面投入巨大，試圖在量子計(jì)算機(jī)硬件性能方面不斷創(chuàng)造新的記錄并且保持在量子軟件層面（如量子操作系統(tǒng)、量子編程語(yǔ)言等）的優(yōu)勢(shì)。以谷歌、IBM等企業(yè)為代表，追求構(gòu)建完整的量子技術(shù)生態(tài)。

• 中國(guó)的研發(fā)戰(zhàn)略重點(diǎn)一方面在緊跟國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的同時(shí)，嘗試在特定技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展差異化競(jìng)爭(zhēng)。比如積極發(fā)展光量子芯片技術(shù)，通過(guò)對(duì)光量子芯片在制造原理、集成工藝方面進(jìn)行創(chuàng)新。另外我國(guó)也注重將量子芯片技術(shù)應(yīng)用到自己的特色產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，比如利用量子通信應(yīng)用帶動(dòng)量子芯片技術(shù)進(jìn)步以及加強(qiáng)量子加密在國(guó)家安全體系中的應(yīng)用保障。

（二）產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與市場(chǎng)應(yīng)用

1. 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程比較

• 在美國(guó)等西方國(guó)家，雖然在量子技術(shù)研究處于前沿，但是將量子芯片技術(shù)產(chǎn)業(yè)化面臨著諸多挑戰(zhàn)。由于各自的企業(yè)大多以追求利益為導(dǎo)向，如果量子芯片短期內(nèi)不能在市場(chǎng)上產(chǎn)生高效的盈利模式，這些企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化方面會(huì)謹(jǐn)慎投入資金。不過(guò)谷歌等科技企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始嘗試將量子計(jì)算整合到其云計(jì)算服務(wù)中，推進(jìn)量子計(jì)算的云服務(wù)產(chǎn)業(yè)化的初步嘗試。

• 中國(guó)在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面，既有科研院所主導(dǎo)的探索模式，例如本源量子等企業(yè)就是依托中國(guó)的科研力量積極推動(dòng)量子芯片技術(shù)成果轉(zhuǎn)化到實(shí)際產(chǎn)品中，采用了100%的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)構(gòu)建從設(shè)計(jì)到研發(fā)，再到軟硬件系統(tǒng)的搭建的量子芯片生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了部分量子芯片應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。而且中國(guó)在政策的大力支持下，有望加快量子芯片技術(shù)在通信、安全等領(lǐng)域的商業(yè)化進(jìn)程，構(gòu)建起有自己特色的量子芯片產(chǎn)業(yè)鏈。

2. 市場(chǎng)應(yīng)用廣度和深度差異

• 美國(guó)量子芯片的市場(chǎng)應(yīng)用目前主要集中在科研領(lǐng)域、大型科技企業(yè)的實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目等方面，例如部分高校和科技巨頭探索量子芯片在量子化學(xué)模擬方面的應(yīng)用。雖然潛力巨大但在廣泛的行業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中的推廣及應(yīng)用較為有限，并未大規(guī)模落地到傳統(tǒng)行業(yè)的日常業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

• 中國(guó)量子芯片的市場(chǎng)化應(yīng)用方面，已經(jīng)積極探索在通信安全方面的應(yīng)用普及，如構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)等國(guó)家安全、城市安全保障方面的大規(guī)模應(yīng)用。并且在商業(yè)通信、電子商務(wù)安全等領(lǐng)域也逐步開(kāi)始應(yīng)用量子加密等量子芯片技術(shù)保障信息安全，與國(guó)內(nèi)的整體戰(zhàn)略規(guī)劃需求緊密結(jié)合的同時(shí)也積極尋求向其他新興領(lǐng)域的延伸速度較快。

（三）政策與資金支持模式

1. 政策導(dǎo)向不同

• 美國(guó)的政策更多傾向于市場(chǎng)自由競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)的形式，政府不會(huì)過(guò)度干涉量子芯片企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的研發(fā)行為，其政策主要是通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)投資、稅收優(yōu)惠等間接手段，吸引企業(yè)投入量子芯片研發(fā)領(lǐng)域，期望通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制挖掘出量子芯片的商業(yè)化潛力。

• 中國(guó)政府將量子技術(shù)提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，除了資金上的支持，在政策規(guī)劃方面制定了明確的研發(fā)方向和目標(biāo)，組織各方科研力量進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，例如將量子計(jì)算列入十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等眾多政策措施集中推動(dòng)量子芯片技術(shù)從研發(fā)、實(shí)驗(yàn)到產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

2. 資金支持布局和規(guī)模區(qū)別

• 美國(guó)政府對(duì)量子芯片研發(fā)的投入相對(duì)較為分散，采取扶持多個(gè)公司和研究機(jī)構(gòu)，希望通過(guò)不同主體的多元化發(fā)展來(lái)促進(jìn)量子芯片技術(shù)的進(jìn)步。市面上存在如D - Wave、IBM、谷歌等多個(gè)量子芯片研發(fā)主體競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展，政府資金只是眾多投入來(lái)源之一，資金主要來(lái)源還是風(fēng)險(xiǎn)投資基金和企業(yè)自身的戰(zhàn)略資金。

• 中國(guó)政府集中資金支持重點(diǎn)科研項(xiàng)目與企業(yè)。例如重點(diǎn)支持本源量子等一批在量子芯片技術(shù)研發(fā)上表現(xiàn)出潛力的企業(yè)，通過(guò)補(bǔ)貼、低息貸款、科研基金扶持等多種金融和政策工具的組合，希望在短期內(nèi)使量子芯片技術(shù)有重大突破并且能夠快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。