转自静说日本

          日本科技界最近传来消息，称富士通公司携手日本理化学研究所，在埼玉县和光市的协作中心推出了一台计算能力大幅提升的量子计算机。富士通宣布说，这台超导方式的量子计算机已将量子比特数从原来的64个提升至256个，整整翻了四倍！这不仅是日本量子计算机研发的重大进展，放眼全球，它也已经成为目前世界最大级的量子计算机。

             量子计算机是一种可以实现量子计算的机器，它通过量子力学规律实现数学和逻辑运算，处理和储存信息。传统计算机处理问题如同在迷宫中逐一尝试路径，而量子计算机则能同时探索所有可能的路径，直接找到出口。例如，在药物分子模拟领域，传统超算需要数月才能穷举所有分子组合，而量子计算机能在几分钟内完成。这种能力使得量子计算机在密码学、优化问题和人工智能等领域展现出颠覆性的潜力。富士通的计划清晰而雄心勃勃——2026年，他们将在川崎市总部新建的量子棟中，推出1024量子比特的计算机。量子研究所所长佐藤信太郎指出，这不仅是算力的简单扩张，更是让更多用户能同时使用的突破。未来，东京电子、富士胶卷等企业将深度参与软件开发，量子技术有望在材料、制药等领域大展拳脚。日本理化学研究所与富士通在2023年4月，投入使用日本第一代国产量子计算机。然而，日本量子计算机的研发之路并不平坦。计算误差仍是拦路虎，富士通正尝试与超级计算机结合，弥补这一短板。或许，这正是日本务实精神的体现——不求一步登天，而是步步为营。目前，量子计算机的主要的技术路线可以归纳为六种：超导、离子阱、光量子、中性原子、硅自旋、拓扑。而日本的量子计算机的研发，正呈现越来越丰富的多样性。富士通是日本量子计算机研发的生力军。他们与荷兰代尔夫特理工大学及QuTech合作，在“钻石自旋方式”上取得了关键进展。利用钻石中的氮空位缺陷和电子自旋，他们打造的“2量子比特门”精度高达99.9%，几乎比肩超导方式的世界顶尖水平。

         这种方式让日本科技界眼前一亮。相比超导需要接近绝对零度的苛刻环境，钻石自旋只需零下269度，冷却能耗更低，且量子状态更稳定，还能用光读取结果，与光通信无缝衔接。未来若用锡替换氮，精度或还能再提升。钻石不仅闪耀在珠宝柜台，也可能成为量子计算的新星，助力日本在实用的高性能设备上弯道超车。日本分子科学研究所联合日立製作所、大阪大学等，将在未来数月内在爱知县冈崎市启动日本国内首台“中性原子方式”量子计算机。起步就是50量子比特，未来将扩展至500个，目标直指万级规模。负责这一项目的大森贤治教授豪言，2030年前要让它解决社会问题。中性原子用单个原子作为量子比特，稳定性高，特别适合大规模扩展。想象一下，脱碳电池、新药开发、最优物流路线——这些复杂难题都可能因它迎刃而解。分子研还联手14家企业和机构成立新公司，产学合作的气势如虹。日本产业技术综合研究所（产总研）也不甘示弱。他们与美国英特尔签约，借助最先进的芯片，在茨城县筑波市开发“硅量子计算机”，目标是2030年代初达到数万量子比特，性能碾压现有百级机型。产总研还与IBM携手，瞄准1万量子比特以上的超导机器，性能提升75倍以上。这不仅是技术合作，还将推动日本药企、物流公司等将量子技术用于实战。产总研的策略令人折服：不把鸡蛋放在一个篮子里，既押注硅方式，又深耕超导，广纳日本零件商，壮大产业生态。IBM的133量子比特机已显威力，未来1万级的单机能力或将改写规则。2024年11月，NTT、东京大学、理化学研究所宣布已经共同研发出新型光量子计算机，并开发出了一种技术，能够以比传统方法快1000倍的速度生成量子计算机实现的关键——“量子纠缠”。这款量子计算机不需要超低温环境，能够在自然的室温中实现量子计算。东京大学初创企业OptQC则计划在2026年4月推出商用服务。此外，产总研与英特尔探索硅方式，也与微软合作，在拓扑量子计算上迈出步伐。

           日本的研发如同百花齐放，哪种方式会成主流？无人知晓，但这多元尝试正是日本的技术底气。但挑战依旧严峻。百万量子比特是实用化的门槛，误差控制仍是难题，美国的IBM、谷歌、亚马逊和中国已经领先。2024年1月中国研发的“本源悟空”量子计算机上线，这台超导量子计算机共有198个量子比特，到2025年4月为止，已完成了来自139个国家和地区的35万项量子计算任务。量子计算不仅是技术竞赛，也是国家战略博弈的战场，各国在硬件（如超导、光量子、离子阱）、算法和应用（如制药、密码破解）上选择不同路线，未来领先地位可能取决于技术突破和商业化的速度。波士顿咨询预测，2040年量子技术或创8500亿美元价值。美国因其技术积累、专利数量和产业生态通常被视为第一，中国紧随其后，凭借快速的技术突破和政府支持跻身前列，而日本位居第三。截至2022年10月，美国占全球量子计算专利的40%，中国占15%，日本占11%，显示出这三国在技术创新上的活跃度。与中美相比，日本的量子技术依然处于追赶阶段，但是，其研发路劲却比中美来得广阔。一般认为，日本在量子保密通信方面的努力，尤其是在量子密钥分发技术的研发上，已经取得了领先全球的成果。量子计算机的国际竞争如火如荼，日本的实力不容小觑，多元方式并进或许有其翻盘的希望。日本能否后来居上？我们拭目以待。

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