近日，Nature 發表的一篇專題文章顯示，2017 和 2018 年量子公司獲得的私人資金至少達 4.5 億美元，是前兩年披露的 1.04 億美元的四倍多。中國也將量子技術作為一項“超級工程”的重點，對其進行了大力投資。

量子計算主要利用量子力學的兩大特性——量子疊加和量子糾纏來獲得比經典計算在效能上更大的提升，目前在一些計算問題上，量子計算已經超越了經典計算的計算能力。但量子力學的特殊性質也為設計量子演算法帶來了巨大的挑戰。

近年來，包括谷歌、IBM、英特爾、阿里、騰訊、百度、華為在內的公司都相繼建立了量子計算實驗室或者研究所專門發展量子計算技術。那麼從理論到實踐，這些企業的量子計算研發究竟進展如何？

在正在蘇州舉行的 CNCC2019 大會上，來自騰訊、百度、華為和阿里巴巴的“四巨頭”量子研究負責人齊聚《量子計算：從理論到實踐》分論壇，來了一場“蘇州論劍”，四位量子大牛共同探討國內量子計算的發展現狀和未來發展趨勢。

騰訊量子實驗室建立者及負責人張勝譽以《量子計算的發展之路》為題，探討了量子計算可以應用在哪些領域、如何設計好量子計算的發展路徑等等重要問題。他指出了目前量子用於機器學習的三大挑戰，並介紹了一些騰訊量子實驗室在量子計算相關的演算法、資料庫和軟體的探索。

張勝譽目前還是香港中文大學終身教授。他本科畢業於復旦大學數學系，碩士畢業於清華大學計算機系，師從應明生教授，博士畢業於普林斯頓大學計算機系，師從姚期智教授。

騰訊佈局量子技術開始於 2017 年初，葛凌（Ling Ge）教授以騰訊歐洲首席代表身份加入騰訊。2018 年 1 月，香港中文大學著名量子理論電腦科學家張勝譽教授加入並搭建騰訊量子實驗室，擔當起搭建並領導這個團隊的重任。同年，騰訊提出了“ABC2.0”技術佈局（AI、RoBotics、Quantum Computing)。

目前來看，騰訊側重於從量子 AI 入手，首先進入化學和藥物研發這一領域。在量子 AI 理論上，騰訊量子實驗室與外部科學家 Iordanis Kerenidis 研發了第一個有可證明的量子加速演算法。將經典演算法中與網路連線數成正比的複雜度，提高至與網路節點數成正比的量子演算法複雜度。這是一個“平方級”的效率提升，對人腦這一“終極神經網路”，該演算法效率的提升是 7000 倍。

同時，該演算法對量子計算機的精確度要求不高，適用於中短期量子計算機的應用。騰訊量子實驗室目前在在小分子藥物發現流程中引入 AI 模型，在製藥行業的探索取得了階段性的進展。同時，實驗室利用騰訊雲的算力計算和釋出了 Alchemy 資料庫，比之前最大的分子量子性質資料庫 QM9 在樣品數量，分子大小，元素構成等方面均有明顯增加。騰訊量子實驗室也在探索搭建 SimHub 科學計算平臺，建立雲端的科學計算生態。

百度研究院量子計算研究所所長段潤堯發表了《量子架構與量脈系統》的演講報告，介紹了量子架構面臨的問題以及百度最新開發的“量脈”系統。

段潤堯在清華大學計算機系就讀了本科和博士，從 2001 年起開始從事量子計算和量子資訊科技研究，是量子糾纏特性與應用領域專家。

在該報告中，他首先分享了對量子技術發展趨勢的判斷，指出需要做好迎接量子計算時代的緊迫性以及研發量子計算新業務的重要性。之後他分別從“統一程式設計平臺、量子硬體介面、分散式資訊處理、量子因特網、以及量子和後量子密碼”五大方向闡述了量子架構當前面臨的巨大機遇和嚴峻挑戰，介紹百度將通過構建量子計算平臺以及生態系統來應對這些挑戰。最後，他介紹了百度量子計算研究所最近開發的名為“量脈”(Quanlse) 的量子脈衝雲端計算系統。

段潤堯表示，量脈系統可以把量子邏輯閘的描述高效地轉換成控制量子硬體的脈衝序列。經實際測試，量脈的演算法執行效能較同類型的工具包有數量級的提升。

百度研究院量子計算研究所成立於 2018 年 3 月，開展量子計算軟體和資訊科技應用業務研究，悉尼科技大學量子軟體和資訊中心創辦主任段潤堯教授出任百度量子計算研究所所長。據了解，百度計劃在五年內組建世界一流的量子計算研究所，並逐步將量子計算融入到業務中。

在演講以及後面的提問環節，段潤堯還反覆強調，量子計算領域的研發涉及多個學科的交叉融合，同時量子軟硬體和許多重要應用的研發還處在初級階段，存在一定的不確定性，因此任何個人或企業都需要根據自己的所長和需求慎重作出戰略取捨，切忌面面俱到而失去重點。他表示，百度量子計算研究所將結合公司自身強大的基礎技術能力以及雲端計算等核心業務，重點進行量子演算法、量子 AI 應用以及量子架構這三個方向的研發，開發量子計算平臺並通過靈活高效的量子硬體介面與不同量子硬體系統進行對接，最終以雲端計算的方式輸出量子計算的能力。此外，百度也將大力構建可持續發展的量子計算生態系統，與學界和產業界一道共同推進量子計算的發展。

華為量子計算軟體與演算法首席科學家翁文康帶來了《專用量子計算機的應用演算法》的演講，分享了華為量子技術的相關研究成果和一些想法。

翁文康在 2018 年宣佈加入華為資料中心技術實驗室，主導量子演算法、量子人工智慧、量子模擬等領域的前沿研究和技術創新。本科和碩士就讀於香港中文大學物理系，隨後赴美國伊利諾伊大學進修並獲得博士學位，之後進入哈佛大學進項量子相關的博士後研究工作，回國後在清華大學交叉資訊研究院擔任助理教授，再到在南方科技大學物理系任教。

翁文康認為，目前產學界所實現的量子位元個數還遠遠不足以實現教科書裡的量子演算法。當前面臨的幾個重大問題是，如何開發近期量子晶片的應用以解決一些實際的科學或者工程問題？此外，如何實現使普通使用者訪問基於這些專用量子計算機的雲服務？同時，這些雲服務也引發了不少學術問題，比如，如何驗證網際網路背後的伺服器是否是真正的量子計算機而不是一個經典模擬器？

量子計算是華為中央研究院資料中心實驗室的重要研究領域之一，目前主要研究方向包括量子計算物理與操控、量子軟體，量子演算法與應用等。在去年 HUAWEI CONNECT 2018 上，華為首次正式對外公佈了其量子計算模擬器 HiQ 1.0 雲服務平臺，搭載量子線路模擬器。華為表示，單臺崑崙量子計算模擬一體機可實現全振幅模擬 40 量子位元、單振福模擬最大 144 量子位元（22 層）的效能表現。此外，有訊息稱華為目前已經和多個量子計算研究團隊建立了戰略合作關係。

他在演講中提到，量子化學問題因為引數過多、需要很多邏輯閘、精度要求高等問題，還需要投入更多的研究。華為今年釋出了量子計算雲服務 2.0，新增業界領先的量子化學模擬平臺 HiQ Fermion 和量子調控模組 HiQ Pulse。

阿里巴巴達摩院量子實驗室量子科學家鄧純青以《超導量子計算髮展現狀及展望》為題，從超導量子電路角度分享了絕熱量子計算和閘電路量子計算兩種量子計算模型在物理實現上的進展以及面臨的問題，還討論了要實現通用量子計算機面臨的困難和解決方案，同時介紹了阿里巴巴量子實驗室近期的研發進展。

鄧純青現任阿里巴巴達摩院量子實驗室量子科學家、硬體團隊負責人。是滑鐵盧大學量子計算研究所博士、北大電子系學士。他曾在量子計算公司 D-Wave 擔任高階科學家，領導新一代量子處理器的研發工作。

在多種量子計算的物理實現方式中，超導電路方向在近十年來取得了極大的進步，目前被認為是實現量子計算最為現實的方案之一。超導量子電路在設計、製備和測量等方面與現有的積體電路技術具有較高的相容性的情況下，可以對量子位元的能級與轉換實現非常靈活的設計與控制，極具規模化的潛力。

2017 年，阿里巴巴以實現量子計算的潛能為目標，由前密歇根大學教授施堯耘博士組建量子實驗室。2018 年初，實驗室研製的量子電路模擬器“太章”在全球率先成功模擬了 81 位元 40 層的作為基準的谷歌隨機量子電路。今年 9 月，阿里巴巴達摩院院長張建鋒宣佈量子實驗室完成了第一個可控的量子位元的研發工作，該位元的設計、製備和測量全部是自主完成，這表明達摩院在超導量子晶片的研發上已經具備了全鏈路的能力。

鄧純青表示，阿里的量子計算路線為以硬體為核心的全棧式研發，“死磕硬體”。硬體方面，在完成實驗室的搭建，完備基本能力之後，目前已經進入了原創性研究的階段。而以“太章”為計算引擎的“阿里雲量子開發平臺”正在 arXiv.org 上逐步釋出，目標是成為輔助演算法和硬體設計的有力工具。

圖 | 量子計算與經典計算的差異（來源：DeepTech）

四位負責人有一個基本的共識，即目前的量子計算還有太多的不確定性和問題需要解決，要實現量子計算的商用還有很長的路要走，需要各界都有“前人栽樹，後人乘涼”的精神不斷進行探索與實踐。

很顯然，四巨頭選擇了不同的量子探索之路。各個公司都在結合自身優勢的基礎上選擇發展各自的軟硬體，從目前來看，量子演算法和軟體因相對投入低而易於開展，硬體因其難度和成本是一個較為長遠的佈局，未來要實現量子計算的突破既需要硬體的支撐，也需要新演算法的出現。硬體與演算法的發展將會彼此促進，“殺手級應用”的出現將會吸引更多的關注和更大的資金投入，硬體的突破將會大幅拓展演算法設計的空間。正如耶魯大學斯特林應用物理學和物理學教授（Sterling Professor）、超導量子位元的發明者之一 Schoelkopf 所說：“硬體與軟體相結合，挑選出最容易處理的問題。實現實用的量子計算或許要比人們所想象的更快。”

本次論壇由 CCF 理論專委會副主任、學工委主任助理中科院計算所孫曉明研究員擔任主席並主持，中科院計算所張家琳副研究員擔任共同主席。