日本在量子计算领域奋力追赶

光子盒研究院出品

据日经报道，今年7月底，IBM将在日本的川崎企业孵化中心(KBIC)安装日本国内第一台量子计算机。除了美国，日本是继德国之后第二个安装IBM量子计算机的国家。

这台系统将由东京大学领导的日本量子创新倡议联盟使用。这个联盟于去年成立，成员包括丰田、日立、东芝和索尼等，其目标是加快日本利用量子计算的研究和开发进程。

此外，今年夏天，包括东芝、NTT和日立在内的11家日本公司将组成一个委员会，负责开发技术和人力资源投入，使日本能够在该领域进行全球竞争。预计将有50多家公司加入。

随着量子技术的全球竞争变得更加激烈，日本的顶级公司正在联手。“我们需要汇集产业界、政府和学术界的专业知识。”NTT董事会主席篠原弘道表示。

量子技术有可能彻底改变材料开发和人工智能，这两个领域对各国的经济和政治安全有着深远的影响。但日本企业在这一领域落后于中国和美国的竞争对手。

量子技术应用量子力学的原理以新的方式解决问题。它在安全通信和加密、数据收集和分析以及先进技术开发方面具有潜在的应用。由于量子通信和加密与国家安全直接相关，日本政府计划与私营部门合作，提升日本在该领域的能力。

除了高度安全的通信和高速计算之外，许多公司还在努力创造用于医学和其他领域的超灵敏量子传感器。

为了使这些新设备成为现实，需要先进的制造技术。日本在这方面有优势。根据分析公司Valuenex Japan的一项调查显示，东芝在量子通信和加密硬件专利方面排名全球第一，拥有104项，NEC以88项排名第三。东芝已经研究这项技术约20年，在发送加密“密钥”的速度和距离方面也是全球领先的。

东芝利用其技术储备，于2020财年开始将量子加密通信商业化。到2035财年，全球市场预计将增长至约200亿美元，东芝的目标是在2030财年实现约30亿美元的销售额。

但以“科技不败”为荣的日本，在实际应用上却落后了。中国似乎占据了全球量子通信市场的大部分份额，目前估计价值约20亿美元。中国采取了国家主导的方式，在北京和上海之间建立了2000多公里的网络。今年1月，中国利用“墨子号”卫星实现了4600多公里的量子通信。该系统还连接了银行网络和国家电力公司的电网。

尽管日本拥有先进的技术，比如手机和平板电视，但还是有很多日本输给竞争对手的例子。例如，在半导体领域，日本已经被韩国和中国台湾超越，而半导体曾是日本的主导领域。

为了避免重复过去的错误，随着量子技术的普及，日本企业认为，他们必须与政府合作进行基础设施开发和标准化。日本企业希望新的委员会在这一进程中发挥关键作用，并与政府和学术界合作。

日本希望制定自己的战略来与美国和中国竞争。谷歌和IBM等美国信息技术公司也在开发量子计算机。这预计需要几十年的时间，这些公司拥有丰富的资本和人力资源。与IT巨头正面交锋将是困难的，因此，日本希望找到自己的道路，成为有竞争力的国家。

日本公司把希望寄托在“量子启发”的计算机上。这些机器利用传统的数字计算机技术解决复杂的问题，同时融合了量子力学的思想。不像量子计算机可能需要20年的时间才能投入实际应用，量子启发的计算机就是现在。日本公司将为这些机器培育了一个新的市场，从而掌握一项新的、具有全球竞争力的技术。

日本公司将希望寄托在“量子启发”的计算机上，这种计算机将传统的数字技术与量子力学的思想相结合来解决问题。

量子计算机被用来从大量的选择中计算出“最佳”的答案。日本富士通一直在与加拿大多伦多大学合作，利用量子计算机设计脑瘤和其他疾病的放射疗法。量子计算机可以在两分钟左右确定伽马辐射点和强度的最佳组合。医生需要花90分钟到3小时来完成同样的任务。日立开发了一个可以轻松为数百名员工安排轮班的量子启发系统，于2020年10月开始对外销售。

日本曾经是量子技术研究的领导者。NEC早在1999年就在世界上率先展示了量子计算机的基本要素（超导电路）。然而随着这项技术的实际应用将世界推向“量子革命”的门槛，日本已经落后了。

在2020年量子技术创新战略中，日本政府将这种情况描述为“极其严重”。丰田汽车董事长内山田武表示，该技术实际应用的延迟将“损害(日本)未来的产业竞争力”。

在全球范围内，IBM、谷歌、微软等领先公司正通过与其他企业合作，从内部开发技术转向“开放创新”。日本企业能否拿出新的创新模式还有待观察。

参考链接：

[1]https://asia.nikkei.com/Business/Technology/Corporate-Japan-fights-to-keep-up-in-quantum-computing

[2]https://asia.nikkei.com/Business/Technology/Toyota-and-Mitsubishi-Chemical-to-use-IBM-quantum-computer