德国首台量子计算机计划明年投入使用

来源：科技日报

近日，德国联邦教研部长卡利切克表示，德国将于2021年拥有首台量子计算机。继6月决定加码投资20亿欧元发展量子技术后，德国希望在担任欧盟轮值主席国期间，把量子计算机相关议题纳入未来欧盟的科研框架，进一步推动欧洲在这一关系到技术主权的关键问题上加速发展。

欧洲首台量子计算机建在德国

2019年9月，在德国总理默克尔的大力支持下，美国IBM公司和德国弗劳恩霍夫协会宣布发起德国量子计算计划。IBM将在德国斯图加特附近的IBM计算机中心内安装一台IBMQSystemOne量子计算机，并与弗劳恩霍夫协会合作，建立欧洲量子计算研究的主要枢纽。德国政府将为此投入6.5亿欧元，推动量子技术从最初的研究走向市场应用。这将是欧洲首台量子计算机，计划于2021年投入使用。它将使欧洲的研究人员在不违反欧盟相关数据法规的前提下，应用最新的量子计算技术。

量子计算机可以解决以今天的计算能力需要数十年甚至数百年才能解决的问题，该技术不仅可用于化工、制药等领域，还具有重大地缘战略意义。卡利切克说：“我们已经决定明年将拥有第一台（量子）计算机。”这仍将是一台实验计算机，但是预期在5—10年内，新技术就可以投入工业应用。德国希望在这项未来技术上，赶上美国公司IBM和Google的领导地位。

德加速追赶量子先行者

为了进入量子领域的世界领先者行列，德国政府于今年6月初追加了20亿欧元的资金。在其“未来计划”中，德国政府指出，“考虑到其他国家已经在传统计算机技术硬件和软件领域占据领先地位，德国的目标是在量子技术关键领域，尤其是量子计算、量子通信、量子传感器技术和量子密码学领域保持经济和技术竞争力。促进德国量子技术研发和生产，在硬件和软件方面构建新的产业支柱。联邦政府将委托合适的团队建造至少两台量子计算机”。

德国以及整个欧洲在量子计算领域虽然“存在需要弥补的差距”，但仍有追赶的机会，因为量子计算机的最佳实现路径目前尚未确定，而德国在这一领域有大量研究人员和初创公司进行研究。弗劳恩霍夫应用固体物理研究所所长奥利弗·安巴赫尔表示：“为了自信地使用我们的数据，我们必须开发自己的技术。”德国自己的量子计算机路线图应该在3—6个月内准备好。

对于量子计算的实际应用需求，也在激励德国企业积极加入到这一未来研究中。巴斯夫公司认为，量子计算将成为“游戏规则改变者”，例如在分子结构模拟、反应序列观察和材料性能预测中。戴姆勒（奔驰）公司的研究人员已经利用IBM的量子计算机，通过模拟电池的复杂化学特性，为电动汽车设计下一代锂电池。大众汽车的研究人员在D-Wave量子计算机上开发出世界首个量子计算实时应用，优化交通路线。德国铁路公司则希望量子计算将来能帮助其解决火车延迟后整个线路时间表的调整问题。

欧盟欲争夺数字主权

量子技术本身与安全政策密切相关，尤其是在密码学领域。因此，德国联邦安全机构和武装部队都认为，为量子技术领域的研究、创新和发展提供积极、面向需求的资金尤为重要。目前，德国正在开展多个量子通信和量子加密方面的研究项目。例如，量子通信网研究项目（QuNET），利用先进的量子技术构建一个防窃听、防操控的数据传输网。量子加密技术研发项目（QuantumRISC），旨在研发新的加密技术，保护应用系统抵御量子计算机的攻击，并涵盖量子技术对网络安全影响的问题。

不过，要想在量子领域实现技术赶超，德国和欧洲还面临很多挑战。例如，欧洲目前还缺乏设计和生产量子芯片以及相关软件开发的企业。量子计算机的应用人才也还有待培养。欧洲有很多量子技术方面的研究人才，初创企业也不少，但初创企业在成长阶段存在融资方面的问题。许多企业刻意回避要在若干年后才可使用的技术的研究风险。因此，在这方面政府的长期资助显得更加重要。

由于建造成本太高，单一欧洲国家难以独自承担，德国希望将量子计算机相关议题纳入未来欧盟的科研框架中。德国政府在其《担任欧盟轮值主席国工作计划》中明确指出，欧洲必须拥有数字主权，才能在未来保持独立行动的能力。因此，德国希望将数字主权确立为欧洲数字政策的主旋律，并在担任主席国期间共同努力寻找解决方法，以解决诸如人工智能或量子技术之类的技术发展问题。卡利切克表示，中美均对量子技术发展投入了大量资金，也认为其具有重大的地缘战略意义。因此，她警告说：“这是欧洲技术主权的一个非常关键的问题。”