量子信息行业报告：量子计算、量子通信、量子测量（28页）

行业报告下载 2024年05月19日 07:26 管理员

温度限制：全球各地的量子计算机都只能在约 0.1 开尔文（-273.05℃）的极寒温度下工作，然而实现这种低温又是超导量子的特性，不在低温下就发挥不出来，而达到这样的温度需要数百万美元的制冷。随着量子计算机的运算能力越强，需要的制冷设备就越多，要求也就越高。技术限制：量子计算机对硬件技术的依赖度极高，主要是实现不了编码逻辑比特，其次还有系统扩展、逻辑门精度、相干消等几个方面，其次，除了要有基础的硬件，对比经典计算机，量子计算也需要有软件、算法以及云平台等技术的支持。要实现其量子纠缠等技术特性，需要一系列高端材料和设备的支持。其中，超导电子学和纳米加工技术是量子计算机实现所必须的，其发展趋势与成熟程度都会对其应用产生严重影响。应用限制：目前量子计算机应用场景非常有限，主要在化学、金融、优化等领域。但对于传统的数据中心应用和人工智能应用并不适应。虽然量子计算机对于某些领域问题的解决速度非常迅速，但对于其他问题则会显得非常低效，这也限制了它的应用场景。量子计算未来的发展趋势，主要在三个方面：一是规模化，当前量子计算能比较可靠操控的量子比特数大约在 100 个量子比特左右，今后将逐渐达到几千、几万、几十万、几百万甚至更高的水平。二是容错化，量子计算需要很多量子比特，但更需要制备出相干时间可以任意长、错误率小于纠错阈值的所谓容错的逻辑量子比特。三是集成化，目的是实现对大量量子比特及其测控系统集成和小型化，是降低量子计算机的研发成本、实现量子计算机广泛应用的前提。如果对未来做一个展望的话，乐观地估计，十到二十年之后，高质量制备和操控的量子比特数将达到上万个，在这个基础上，通过对大量量子比特的不断纠错，有望制备出一个能容错的逻辑量子比特；再过十到二十年，有希望实现对多个逻辑量子比特和普适逻辑门的相干操控，并且在这样的基础上，制造出普适的量子计算机。到那时，量子信息技术及应用将进入全面高速发展阶段，也将成为人类征服自然的一个新的里程碑！