除了貿易戰以外,針對未來計算架構的軍備競賽也在如火如荼進行,當Google或英特爾宣布已經可以讓多少個量子比特同時運行,或者利用半導體技術達成量子計算,甚至馬約拉納費米子也即將現身,中國也不甘示弱隨后跟上,利用光子,或者是憶存器達成不同類型的量子計算,甚至實現更艱難的全局糾纏之類的技術,彼此互別苗頭。
但即便如此,量子計算仍然處于早期階段,理論算力很強,但這些理論至今還沒有辦法真正化為實際生態,轉化成如現在PC平臺或數據中心之類的計算產業。而要如何達到這個目標,其實業界也還在摸索,但沒有明確的合作方向,整合產業的力量,結果就是包含軟件、相關生態上的業者都各自發展,就會有如瞎子摸象。
為了避免因為技術和生態的發展不同調,導致落后的結果,美國政府決定將量子計算作為一種具有典型技術軌跡的新興產業,并制訂計畫,推動整體發展計劃,希望在相關生態或產業領域占據主導地位。
事實上,美國早在去年12月就已經通過國家量子倡議法案(The National Quantum Initiative Act),在此之前,美國商務部的國家標準與技術研究院(NIST),以及非營利組織SRI International簽署了合作研發協議。通過財團的力量,幫助美國推動量子計算行業的發展。
而量子經濟發展聯盟(Quantum Economic Development Consortium,QEDC)隨后也成立,該組織由對建立美國量子產業感興趣的公共和私人實體組成。目前該小組正在幫助確定市場與應用方向,并鼓勵產業與學界參與研究,同時建立衡量標準,NIST和國家科學基金會(NSF)、國防部(DoD)以及能源部(DoE)則是以國家之力在背后支持。
由于獲得量子計算的早期發展優勢已經被視為國家安全問題,畢竟任何一種可被實際應用的量子計算架構,可以輕易破解目前世界上的所有加密算法,而國家和國家之間不論是國防通信領域,或者是金融領域,甚至是個人領域,都非常仰賴多樣化的加密技術,如果任何一方提早掌握量子計算,那么對手國家將再無機密可言。目前美國兩黨全力支持量子計算產業的發展,并且在2020財年將資助達4.3億美元,分散到NIST、NSF、DoD和DoE等不同組織的計劃中。值得注意的是,NSF和DoE將再美國建立10個競爭性研究中心。
而QEDC會員資格目前也已經向工業界、學術界和政府機構開放,該成員名單非常之強大,總計超過60個實體,包括亞馬遜、谷歌、ARM、AT&T、波音、花旗、IBM、英特爾、是德科技、KLA、洛克希德馬丁、霍尼韋爾、Microchip / Microsemi等。國際半導體組織SEMI亦在前不久的SEMICON West會議上表達支持QEDC的立場,并安排的相關新聞與技術講座議程,甚至也展示了IBM的Q量子計算器。
目前市面上的第一批量子計算技術進展還相當有限,但隨著時間過去,這些技術也逐漸在很多領域被證明是有價值的東西。未來會希望量子計算能夠以其量子力學特性快速計算大型復雜問題,同時又能遵循類似半導體行業的發展路線,比如說之前IBM提出的量子摩爾定律。
而QEDC則是幫助量子計算進入主流的推動力量:政府不僅支持前端的基礎研發,同時也要確立供應渠道以及相關產品或部件的可制造、測試性,然而從發現理論、設計原型,然后再到制成成品,中間往往會有非常巨大的空白,如何填上這些空白,讓原型可以更快的轉為成品,并產生商業或其他應用價值,這正是QEDC組織的使命。
表格中粉紅色的部份是QEDC正在努力解決的問題
生態與供應渠道是QEDC的重點,量子技術本身的發展還不夠,支持量子計算成為生態,并商用落地的相關軟硬件設計才是關鍵。而QEDC之所以參加SEMICON West / ES Design West等展會,也是為了要向業界傳達一個信息,那就是量子計算的時代即將到來,所有的相關行業都必須開始準備,否則就有可能落后。
而QEDC也引用了波士頓咨詢集團的數據,指出,與量子計算相關的市場將將分三個階段增長,第一個階段將在五年內發生,并產生20到50億美元的營收,這個階段被稱為noisy intermediate-scale quantum(NISQ)階段,量子計算仍有很多噪聲干擾問題需要解決。
而第二階段則是在10年之內發生,相關的營業收入會成長到250億至500億美元,降低噪聲產生的錯誤仍是此階段的技術發展重點,但隨之而來,當除錯技術成熟,同時也發展出模塊化架構時,預期市場將可以在20年內發展至4500億至8500億美元的規模。
另一方面,根據Inside Quantum Technology的數據,量子通信與傳感相關的技術,也將會在2025年帶來16億美元的營收規模。
由于量子技術影響著從計算、通信、傳感等各種未來必要的科技核心應用發展,它也代表巨大的商用潛力,但與此同時,也代表著巨大的風險,如果技術落后,那么國家的命運可能就會掌握在敵人的手上。
量子在科技領域的應用已經是現在進行式,雖然這些名詞看起來很科幻,但實際上它會以比我們想象中更快的速度進入我們的生活。QEDC也認為,量子相關技術領域的發展,同樣也會為現在的半導體技術帶來不同的技術思維,帶動未來半導體相關應用的發展。
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