找回失去的二十年?日本量子计算的进击之路

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目前,日本量子初创企业中占据领导地位的是Jij——在日本科学技术厅(JST)START项目支持下成立的以量子退火为核心的退火设备软件开发公司。

Jij正在开发名为OpenJij的Ising模型(QUBO)的OSS软件。

Jij和微软也有合作,2020年5月Jij与丰田通商一起使用微软的量子计算服务,通过微软Azure云来试验解决与交通拥堵相关问题的方法。实验结果表明,运行在传统电脑上的量子算法可以将司机在红灯前停车的等待时间减少约20%,平均每辆车节省约5秒。

找回失去的二十年?日本量子计算的进击之路

成立于2017年的东京量子计算公司(TQC)也在从事量子退火相关的软件开发,他们计划为量子退火的大规模模拟提供一套计算机程序源代码。

同样位于东京的blueqat从2018年开始与D-Wave合作,2019年加入IBM Q Network,致力于量子计算应用与教育。

地域分布来看,这些企业几乎全部位于东京,仅2018年就有A*Quantum、Elyah、QunaSys等多家公司成立。创始团队基本来自日本排名前列的高校,比如QunaSys由东京大学、大阪大学和京都大学的研究人员创立,研究方向包括量子化学、量子机器学习和优化。

规模来看,日本量子初创企业普遍较小。比如A*Quantum公司股本只有2000万日元(不到20万美元),他们利用逻辑门和退火结构开发量子计算软件,并与大学合作培养开发人员。

美国网站The Quantum Daily认为语言问题限制了日本初创企业的规模,由于这些公司信息大部分都是日语,很少有英语资源,让西方风投机构缺乏对日本量子企业的了解。

虽然规模小,但也有一些成果。近期Elyah提供了一个叫做Qubit Workbench的可视化量子编程工具。可一键模拟测试小电路,设计100量子比特及以上的电路及测试高达6量子比特的量子计算机程序。

下一个二十年

日本社会常把90年代初经济泡沫破灭后称作“失去的二十年”。现在,日本开始用下一个二十年追求量子信息技术的领导地位。日本已经制定了一个二十年计划,以追赶中国和美国的脚步。

日本的二十年计划涉及四个关键领域,包括量子计算和量子密码,其基础是政府、工业界和学术界应共同努力,在全球范围内的量子竞赛中生存下来。2020年起政府每年投入300亿日元(约2.81亿美元),这也是Moonshot研发计划的重点之一,投资总额1000亿日元。

根据政府的路线图,日本的目标是用10年时间制造出100量子比特的机器,在2039年左右制造出功能更强大、功能更完善的量子计算机。在全国建立8个量子技术研发基地,也包含其中。路线图还包括传感器、通信和加密以及材料等相关领域。

日本将量子计算视为与人工智能和生物技术并重的研发领域。工业界、学术界和政府将联手合作,在制造业和金融业等领域寻求创新。日本希望将量子计算优先应用于本国现有的优势产业,如材料开发。

日本芯片和显示材料制造商JSR正在致力于用量子计算发现新材料,JSR是IBM Q Network和量子创新计划联盟(QIIC)的初始成员。

美国量子计算初创公司QSimulate已宣布与JSR公司合作,通过材料信息学(MI)方法发现新材料。JSR在云端使用QSimulate的自动化QM工具,使得每天运行数千个分子的高精度量子计算成为可能。

日本政府要求在10年内成立10多家量子技术初创企业。19家企业和16家研究机构创办了量子信息通信技术论坛,包括大型电子公司、大学和国有研究机构。论坛将为企业提供分享最新研究成果的机会。

北海道大学教授Akihisa Tomita是论坛的负责人。他说,日本在量子技术的基础研究方面处于领先地位,但如果一个国家的研发落后5年,它将永远赶不上。

但有一个值得深思的问题,日本战后经济腾飞在一定程度上得益于美国的技术援助,导致了日本对美国过于依赖,而在量子计算研发初期,日本仍然存在这种趋势,如果不能自主制造量子计算机,必将受制于人。

打造自己的量子计算机,将是日本的必修课。

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