全球量子计算的竞争愈发激烈,中国虽然在量子计算硬件系统上落后欧美先进国家,但在软件层面却不落下风。
这种硬件落后、软件不弱的状况,让人联想到了中国工业软件惨痛的发展历史。
中国量子软件的危机在哪/p>
前车之鉴!中国工业软件失落的三十年
当许多人都沉迷于依靠工业互联 、人工智能、大数据推动制造业转型升级的时候,很少有人意识到这些概念最内核的就是工业软件。可发展自主的高端CAD、CAE软件,已经成为人们心中认定的不可能之事。
20世纪80年代初,中国人对工业软件的认识几乎为零。那时,伴随着昂贵的IBM大型机、VAX小型机、Apolo工作站的引入,上面附带的某些CG、CAD软件才让国人认识到了工业软件。
随着设计研发数字化,主流技术的发展转向三维CAD/CAE一体化,且国家对此重视不足,整个行业对三维CAD/CAE的资金投入强度一直非常低。
十五、十一五期间,三维CAD软件研发方面的总投入大概在4000万—5000万,CAE则主要通过国家自然基金委的一些项目获得每年一千万左右的投资。
再加上十二五两化融合的一些间接性的促进,在三个五年计划中,国家对三维CAD/CAE等核心工业软件研发的投入不足2亿人民币。
相比较全球最大的CAE仿真软件公司Ansys,2016年的研发投入为3.5亿美元,约20亿人民币。
然而,中国曾经有过起步发展的CAD/CAE软件,却早已经陷入“失去的三十年”。
量子软件是什么/p>
软件是连接人与机器的桥梁,只有通过软件,我们才能发挥机器的作用。这一点量子计算机与经典计算机没有差异。如果没有软件,我们的手机、电脑就是一块铁疙瘩,而没有软件支持的量子计算机,可能也只是一堆昂贵的铁疙瘩。
虽然通用型量子计算机还未落地,但科学家通过在经典计算机上模拟量子计算机的运行方式,已经实现了对量子编程语言、量子编程框架、量子指令集等底层系统软件的开发,并且可以在现有的量子计算机上正常运行。
中国量子软件水平如何/p>
一流!但危机不断!
虽然在经典计算时代,我国的软硬件水平全面落后于欧美先进国家。但在量子计算时代,我们却丝毫不落下风。
从上面那张图可以看到,在量子计算软件领域,我国的本源量子、华为,同国外巨头相差无几。
本源量子不仅拥有完全自主知识产权的量子编程语言QRunes、量子编程框架QPanda、量子指令集OriginIR,还开发了量子化学应用ChemiQ。而华为同样有诸多量子软件产品。
英国于2015年正式启动“国家量子技术计划”,目前已累计投资超过5亿英镑建立量子技术研发中心;
德国在2018年提出“量子技术——基础到市场”框架计划,拟投入6.5亿欧元促进量子技术发展与应用;
欧盟2016年发布投资总额超过10亿欧元的“量子宣言”旗舰计划,并于2018年10月启动首批19个科研类项目。
美国在2018年通过《国家量子行动计划(NQI)》法案,计划在四年内增加量子信息科学领域12.75亿美元投资,同时发布《量子信息科学国家战略概述》,以确保美国在量子技术时代保持领先。
我国也应对量子计算领域进行同等水平的政策扶持。
认识不足或导致错失良机
我国学界和业界还没有充分意识到量子软件的重要地位。
量子计算机高性能的发挥,要根据不同问题有的放矢设计相应算法。此前,国际上已在无结构数据库搜索和因数分解等方面取得进展。
郭国平反复强调,软件和硬件要协同发展。“我们现在还能看到国外巨头在量子计算的山头上跑,没有跟丢。”“等他们把堡垒建好后再进攻就很被动。”
国内量子计算从业者的担忧不无根据,去年6月,微软联合谷歌推出在线付费课程,教授初学者编写简单的量子算法和代码。在郭国平看来,微软试图在全球范围内抢占和收割用户,建立量子操作系统和量子软件标准。
但是如何破局也是显而易见的!
目前,量子软件仍处在发展的起步阶段,我国凭借中科大、中科院软件所等科研院所的理论研究以及本源量子、华为等市场化企业的积极探索,已经形成了一批具有完全自主知识产权的量子软件产品。
此时,只要在产业政策、科研项目、用户推广上予以支持,持续对量子软件的研发进行投入,形成政府引导、企业主导、市场参与的良好局面,就能持续提升我国量子软件的竞争力。
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