量子計算機研發：美國領先，但中國急起直追

量子計算機的研究此前以理論和軟體領域為中心，自從生成屬於基本單位的「量子位」的微細加工技術取得進展的2010年前後開始，硬體方面的研究也正式啟動。Astamuse通過調查2009～2018年這10年各國投入的研究經費發現，全球總額達到約80億美元，按國別來看，美國為10億6000萬美元，金額最高。

在美國，除了自黎明期開始展開研究的麻省理工學院（MIT）之外，近年來加利福尼亞大學和馬里蘭大學等獲得鉅額的研究經費。加利福尼亞大學擁有借助與美國谷歌的共同研究、於2019年首次驗證顯示出超高速計算性能的「量子霸權」的John Martinis教授。該大學獲得的研究經費達到1億3900萬美元，在按研究機構來看的世界排行榜中位列第2位。馬里蘭大學獲得的研究經費為8600萬美元，在上述排行榜中居第6位。

按國別來看，英國為8億3000萬美元，投入了僅次於美國的大量研究經費。該國較早制定了量子計算機的研究計劃，選擇主要大學展開重點投資。以在各研究機構的排行榜中居第1位的牛津大學（獲得的研究經費達到2億7900萬美元）為代表，倫敦大學學院（9700萬美元）排在第5位，約克大學（7400萬美元）排在第7位，在前10個機構中，英國的大學佔據5個席位。

迎頭直追美英的是中國。在中國，以被稱為「量子科技之父」的潘建偉教授所屬的中國科學技術大學（中科大）為核心基地，阿里巴巴等大型IT企業參加了共同研究。中科大獲得的研究經費達到1億300萬美元，躋身全球排行榜的第4位。

潘教授的團隊2020年宣佈繼谷歌之後實現了量子霸權。開發了採用光子的自主方式的量子計算機「九章」。據稱，對於最尖端的超級計算被認為需要6億年才能解答的問題，「九章」僅以200秒成功解答。

中國科技水平以驚人的速度提高，這也讓現在掌握主導權的美國的警惕感加強。與以往力爭建設高速信息通信網和振興奈米技術的時期一樣，美國2018年在以量子計算機為核心的量子信息科學領域敲定了國家戰略，實施了在5年裡最多投入13億美元的美國《國家量子倡議法案》。希望以此守住優勢。

一方面，中國也將量子信息科學列入「國家重點研發計劃」，計劃投入與美國相同水平的研究經費。圍繞量子計算機的中美主導權之爭今後或將日趨激烈。

從其他各國的研究投資來看，澳大利亞為3億美元，排在第4位，第5位是投入2億3000萬美元的日本。澳大利亞擁有很多與美英各大學具有人脈關係的研究者，新南威爾士大學和昆士蘭大學等的量子計算機研究活躍。新南威爾士大學獲得的研究經費達到1億3700萬美元，躋身世界排行的第3位。

日本方面，NEC於1999年取得在世界上首次生成利用超導元件的量子位的成果，為這個領域的研究進展作出貢獻。但是，之後未能取得較大成果，大學的研究規模也較小。Astamuse通過調查2009～2020年獲得日本政府的研究經費（科學研究經費補貼）的機構後發現，獲得金額最多的是東京大學，為10億6000萬日圓，其次是名古屋大學（9億6000萬日圓）和理化學研究所（8億4000萬日圓）。

日本2020年制定了「量子技術創新戰略」，為了避免落後於世界潮流，終於啟動了提出中長期目標的日本國家項目。將圍繞量子計算機、量子加密通信、量子傳感和量子材料這4個領域在主要研究機構設置基地，展開重點投資。日本政府將2020年度的相關預算定為約340億日圓，增至2019年度的2倍，但與中美相比仍顯得遜色。日本今後能否與世界並肩推進研究？相關戰略將成為關鍵。

如果按申請者的所在國觀察量子計算機相關專利的申請件數（對象期間為2001～2018年），美國達到1852件，數量最多，與排在第2位的中國（1354件）一起明顯超過其他國家。日本（590件）居第3位，加拿大（451件）居第4位，韓國（151件）居第5位。

從專利申請較多的機構來看，加拿大的初創企業D-Wave Systems以298件高居首位。其次是IBM（290件）和谷歌（190件）等美國企業。

D-Wave Systems作為2011年率先推出量子計算機的企業而聲名大振。該公司採用了東京工業大學的特聘教授西森秀稔等人1998年開發的名為「量子退火(Quantum annealing)」的方式。從提出方案開始，「量子門方式（Quantum gate）」就被認為在理論上具有萬能性，但存在難以提高量子位的集成度的課題。退火方式用於尋找最佳組合的計算等，用途有限，但具有容易提高集成度的優點。D-Wave於2020年上市的最新機型「advantage」具備超過5000個量子位，發展到現在量子門方式的約100倍的規模。

在日本企業中，除了居第6位的NTT（89件）之外，東芝（76件）和NEC（61件）躋身前十。NEC還向 D-Wave出資，力爭掌握量子計算機和傳統超級計算機相結合的「混合技術」。

量子計算機將對未來的産業和經濟變革産生影響，蘊藏著影響國力的力量。主要國家均將其定位為重要戰略，對於人才的培育和應用開拓等領域，或將持續展開積極投資。

日本經濟新聞（中文版：日經中文網）永田好生

本文轉載自日經中文網