全球科技巨頭集體搶占的入口 國產(chǎn)量子芯片技術(shù)再獲突破

• 李波 2023年9月12日 來源：中研普華集團(tuán)、央視財(cái)經(jīng)、中研網(wǎng) 786 47
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據(jù)中國科學(xué)院9月11日發(fā)文稱，旗下物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心近日開發(fā)了43比特一維超導(dǎo)量子芯片， 并利用其成功模擬了“侯世達(dá)蝴蝶”(Hofstadter butterfly)能譜以及各種新奇拓?fù)淞隳Ｊ健?/p>

據(jù)中國科學(xué)院9月11日發(fā)文稱，旗下物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心近日開發(fā)了43比特一維超導(dǎo)量子芯片， 并利用其成功模擬了“侯世達(dá)蝴蝶”(Hofstadter butterfly)能譜以及各種新奇拓?fù)淞隳Ｊ健?/p>

資料顯示，量子芯片是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算最基礎(chǔ)的核心器件;目前超導(dǎo)量子芯片是占據(jù)較大市場份的技術(shù)路線，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在低功耗、高速度、低溫工作能力以及易于控制幾方面，IBM、亞馬遜、谷歌、華為、阿里巴巴等科技巨頭都選擇的是這條路線。

據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院表示，量子計(jì)算當(dāng)前還處于原型機(jī)研發(fā)階段，尚無專利壁壘，搶占技術(shù)入口無疑將獲得量子信息時(shí)代的主要議價(jià)權(quán)，量子計(jì)算有望成為中國在全球科技產(chǎn)業(yè)中“換道超車”的重要發(fā)展領(lǐng)域;據(jù)其預(yù)計(jì)，量子計(jì)算市場2020—2030年的復(fù)合年增長率為56%，到2030年達(dá)到649.883億美元。

公司方面，據(jù)上市公司互動(dòng)平臺表示，國盾量子：此前與光迅科技聯(lián)合開發(fā)量子芯片。中國長城：公司在量子芯片科技有一定的研發(fā)投入。

超導(dǎo)量子芯片成功編織非阿貝爾任意子

在去年10月發(fā)布在預(yù)印服務(wù)器arXiv上并于今年5月11日發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文中，谷歌“量子人工智能”團(tuán)隊(duì)宣布，他們首次使用超導(dǎo)量子處理器觀察到了非阿貝爾任意子的特殊行為。

論文詳細(xì)介紹了一個(gè)超導(dǎo)處理器中量子比特多體波函數(shù)托管的非阿貝爾任意子編織的實(shí)驗(yàn)觀察。

實(shí)驗(yàn)由谷歌“量子人工智能”團(tuán)隊(duì)在一個(gè)5×5量子比特超導(dǎo)量子處理器上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)包含在一個(gè)跨越許多量子比特的量子糾錯(cuò)代碼中創(chuàng)造缺陷。研究人員使用非阿貝爾編織法來創(chuàng)建糾纏態(tài)，為未來在量子計(jì)算或量子糾錯(cuò)中的應(yīng)用提供了前景。

國內(nèi)首條量子芯片生產(chǎn)線亮相

在安徽合肥，國內(nèi)首條量子芯片生產(chǎn)線上這幾天已經(jīng)是一片繁忙景象。我國最新量子計(jì)算機(jī)“悟空”即將在這里面世，生產(chǎn)線正在緊鑼密鼓生產(chǎn)量子芯片。

據(jù)了解，這條產(chǎn)線于2022年1月投入運(yùn)營，在這一年的時(shí)間里，陸續(xù)導(dǎo)入24臺量子芯片生產(chǎn)相關(guān)的工藝設(shè)備，孵化出了3套自研的量子芯片專用設(shè)備，生產(chǎn)了1500多個(gè)批次流片試制的產(chǎn)品，交付了多個(gè)批次的量子芯片以及量子放大器等產(chǎn)品。

合肥本源量子已研發(fā)出多臺中國量子計(jì)算機(jī)，并成功交付一臺量子計(jì)算機(jī)給用戶使用，使我國成為世界上第三個(gè)具備量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力的國家。

所謂量子芯片就是將量子線路集成在基片上，進(jìn)而承載量子信息處理的功能。借鑒于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，量子計(jì)算機(jī)的研究在克服瓶頸技術(shù)之后，要想實(shí)現(xiàn)商品化和產(chǎn)業(yè)升級，需要走集成化的道路。

超導(dǎo)系統(tǒng)、半導(dǎo)體量子點(diǎn)系統(tǒng)、微納光子學(xué)系統(tǒng)、甚至是原子和離子系統(tǒng)，都想走芯片化的道路。

從發(fā)展看，超導(dǎo)量子芯片系統(tǒng)從技術(shù)上走在了其它物理系統(tǒng)的前面;傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)系統(tǒng)也是人們努力探索的目標(biāo)，因?yàn)楫吘箓鹘y(tǒng)的半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展已經(jīng)很成熟，如半導(dǎo)體量子芯片在退相干時(shí)間和操控精度上一旦突破容錯(cuò)量子計(jì)算的閾值，有望集成傳統(tǒng)半導(dǎo)體工業(yè)的現(xiàn)有成果，大大節(jié)省開發(fā)成本。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2027年中國芯片行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告》顯示：

全球芯片大廠在美國、歐洲、日本、韓國的新廠建設(shè)、舊廠擴(kuò)建都在加碼，新的芯片戰(zhàn)略計(jì)劃中，可以看到全球芯片大廠的布局在加重。同時(shí)，中國又是芯片進(jìn)口大國，在芯片戰(zhàn)略領(lǐng)域的消耗力度全球排名前列，成為芯片大廠的重要銷售市場。

中國集成電路產(chǎn)品進(jìn)出口都保持較高增速。根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2021年中國進(jìn)口集成電路6354.8億塊，同比增長16.9%;進(jìn)口金額4325.5億美元，同比增長23.6%。2021年中國集成電路出口3107億塊，同比增長19.6%，出口金額1537.9億美元，同比增長32%。

上半年，我國共進(jìn)口集成電路2797億塊，同比減少10.4%;進(jìn)口總金額為1.3511萬億元人民幣，同比上升5.5%。作為全球規(guī)模最大的集成電路市場，中國集成電路產(chǎn)業(yè)依然在發(fā)揮市場優(yōu)勢和應(yīng)用牽引作用。為提升全球集成電路供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)鏈的韌性做出貢獻(xiàn)。

在市場的推動(dòng)和政策的大力支持下，中國芯片產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，規(guī)模日益增大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在不斷優(yōu)化，整體實(shí)力上得到了明顯的提高。

過去15年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)高速增長，產(chǎn)值增長近14倍，年均復(fù)合增長率達(dá)到19.2%，遠(yuǎn)高于全球4.5%的年均復(fù)合增長率。但我國高端芯片對外依賴度高，大部分市場占有率低于0.5%。

與此同時(shí)，全年芯片行業(yè)投資總額預(yù)計(jì)超1500億元。到2025年，中國的集成電路制造業(yè)規(guī)模將增加到432億美元。中國生產(chǎn)的芯片到2025年仍然僅占全球集成電路市場的10%。

目前的預(yù)測是，中國集成電路生產(chǎn)將在2020年至2025年期間實(shí)現(xiàn)13.7%的高復(fù)合年增長率。

中國芯片自給率要在2025年達(dá)到70%

國務(wù)院發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國芯片自給率要在2025年達(dá)到70%。預(yù)計(jì)到2025年，中國制造的集成電路制造將僅占國內(nèi)整體集成電路市場的19.4%，遠(yuǎn)低于70%的自給率目標(biāo)。

中國集成電路市場規(guī)模和本土制造之間有著非常明顯的區(qū)別。盡管自2005年以來中國一直是最大的集成電路消費(fèi)大國，但集成電路的制造并未緊隨其后大幅增長。

2020年中國的集成電路的產(chǎn)量占國內(nèi)1434億美元集成電路市場的15.9%，高于10年前即2010年的10.2%。據(jù)預(yù)測，這一份額將從2020年開始平均每年增長0.7個(gè)百分點(diǎn)，到2025年增加3.5個(gè)百分點(diǎn)至19.4%。

在中國制造的價(jià)值227億美元的集成電路中，中國本土公司僅生產(chǎn)了83億美元(占36.5%)，僅占中國1,434億美元集成電路市場的5.9%。臺積電、SK海力士、三星、英特爾、聯(lián)電和其它在中國有芯片制造廠的外國公司生產(chǎn)了其余的芯片。

量子科技行業(yè)報(bào)告還對全球的行業(yè)發(fā)展態(tài)勢作了詳細(xì)分析，并對行業(yè)進(jìn)行了趨向研判，是經(jīng)營企業(yè)，服務(wù)、投資機(jī)構(gòu)等單位準(zhǔn)確了解目前量子科技行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握企業(yè)定位和發(fā)展方向不可多得的精品，對中國及各子行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r、上下游行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、競爭替代產(chǎn)品、發(fā)展趨勢、新產(chǎn)品與技術(shù)等進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)分析了中國量子科技行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r和特點(diǎn)，以及中國行業(yè)將面臨的挑戰(zhàn)、企業(yè)的發(fā)展策略等。

更多消息，請點(diǎn)擊中研研究院出版的《2023-2028年中國量子科技行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》。

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  2023-2027年中國芯片行業(yè)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告

  產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀芯片是一種微型電子器件，又稱集成電路。目前除部分國際巨頭外，芯片行業(yè)已形成設(shè)計(jì)業(yè)、加工制造業(yè)、封裝測試業(yè)三業(yè)分離、共同發(fā)展的局面。芯片是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，一直以來占據(jù)全球半導(dǎo)...

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