澳大利亚政府正在积极投资于量子计算领域。继2021年向量子技术投资逾1亿澳元后，2023年5月，该国发布了首个国家量子战略，详细阐述了如何把握量子技术的未来及保持全球领先地位。
澳大利亚的国家量子战略概述
https://www.industry.gov.au/sites/default/files/2023-05/national-quantum-strategy.pdf
最近，澳大利亚政府又引起了广泛争议，宣布将向总部设在美国的量子创业公司PsiQuantum提供9.4亿澳元（约合44.6亿人民币）的资助。此项资金来源于国家量子战略预算，使PsiQuantum成为全球获资最丰的独立量子公司之一。
这是一个明智的决定吗？从多方面的报导来看，如果量子计算机真能如预期那样彻底改变科学领域，这项决策看起来似乎是明智的；量子计算机也有潜力显著加速电池设计和药物研发等领域的进展。
然而，鉴于目前全球多国政府及私企的巨额投资，量子计算机能否达到这些令人瞩目的目标，仍有待观察。正如美国量子计算理论家Scott Aaronson所言，实际情况可能远比预期“糟糕得多”。
Scott Aaronson谈实用量子加速：“人们在量子计算上投入了数十亿美元，希望借此加速机器学习、优化、金融和人工智能。作为一名量子算法人员，我不得不诚实地报告，情况要糟糕得多。”
X链接：
https://twitter.com/DulwichQuantum/status/1740842486262849884?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E1740842486262849884%7Ctwgr%5E4f578d9421e56e9588b3e176b505987c6008b001%7Ctwcon%5Es1_&ref_url=https%3A%2F%2Ftheconversation.com%2Faustralia-may-spend-hundreds-of-millions-of-dollars-on-quantum-computing-research-are-we-chasing-a-mirage-218595
“量子技术代表着澳大利亚最具前景的发展机遇之一，它为我国开辟了新市场、新应用、新机遇及新职业的可能性。”澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的首席科学家Bronwyn Fox教授表示：“这也正是推动下一代量子科技发展至关重要的原因。”
Bronwyn Fox
在过去的30年中，澳大利亚一直处于量子技术研究和开发的前沿，并且政府正积极推进量子计算的发展。
继2021年对量子技术领域投资逾1亿美元之后，政府继续加强对该领域初创企业的资金支持。目前，包括Diraq、Quantum Brilliance和Analog Quantum Circuits（AQC）在内的公司已成功筹集数百万美元。特别值得一提的是Q-CTRL，该公司在2023年10月与职业技术教育与培训（TAFE）机构合作，向澳大利亚各地的TAFE学生提供先进的量子技术培训。
以下概述了澳大利亚不断增长的量子行业所取得的一些重大成果。
1）Q-CTRL
Q-CTRL，一家专注于量子技术软件的公司，于2023年7月宣布引入Morpheus Ventures作为其新的投资者。这一投资提升了其B轮融资总额至5400万美元，创造了量子软件领域的最高融资纪录。
到了2023年10月，该公司进一步宣布与Quad Investors Network合作，计划在澳大利亚和美国推广量子技术培训。Q-CTRL的Black Opal量子教育技术软件将被用来支持这些培训活动。
随后在2023年11月，Q-CTRL宣布将其量子基础架构软件列为IBM Quantum Pay-As-You-Go计划的可选服务之一。这一集成旨在提供用户友好的解决方案，帮助量子计算终端用户克服当下硬件在算法结果可靠性方面的主要挑战。
2）QuantX Labs
QuantX Labs是一家全球领先的公司，专注于高精度计时和量子传感器技术。
2023年6月，QuantX Labs从澳大利亚政府的“月球到火星示范补助金”（Moon to Mars Demonstrator Grant）中获得了370万美元的资金支持。该公司的项目旨在开发和展示采用量子技术的精密授时参考仪器，这些仪器能够提升GPS等定位系统的精度，并有望在农业、资源开发和国防等关键领域提高生产效率。
世界上最精确的时钟之一的核心蓝宝石水晶
到了2023年9月，QuantX Labs在澳大利亚国防工业奖中荣获年度中小企业奖。该公司持续研发先进的量子传感器和时钟技术，为澳大利亚国防军提供重要支持。
3）悉尼量子学院（Sydney Quantum Academy）
悉尼量子学院是麦考瑞大学、新南威尔士大学、悉尼大学和悉尼科技大学共同合作的项目。
该学院成功举办了“2023年澳大利亚量子大会暨招聘会”，这是一个汇集了来自全球的829名研究人员、行业专家和政府官员的盛会。根据会后反馈调查，84%的参与者表示他们从此次活动中获益匪浅，同样比例的参与者表示他们愿意向他人推荐这一活动。
澳大利亚工业和科学部长Ed Husic在“量子澳大利亚 2023”会议上发言
4）硅量子计算（Silicon Quantum Computing）
硅量子计算公司（SQC）是一家专注于高精度量子生产的企业。
2023年7月，SQC成功完成了5040万美元的A轮融资。该公司正在致力于制造世界首台可扩展的纠错量子计算机。其投资者名单包括澳大利亚政府以及一些澳大利亚极具影响力的机构，如澳大利亚联邦银行、澳大利亚电信和新南威尔士大学等。
到了2023年10月，公司的创始人兼董事Michelle Simmons教授荣获了2023年总理科学奖。这一奖项是对她在原子电子学新领域的开创性工作的认可，她的研究成果正在助力数字时代向量子时代的过渡。
悉尼新南威尔士大学的SQC实验室
5）Pawsey超级计算研究中心
Pawsey超级计算研究中心是澳大利亚联邦科学与工业研究组织、科廷大学、莫道克大学、西澳大利亚大学和埃迪斯科文大学的联合企业。
2024年2月，Pawsey中心宣布，将在其国家超级计算与量子计算创新中心部署英伟达的CUDA量子计算平台。通过这一平台，Pawsey的研究人员将开展量子机器学习、化学模拟和射电天文学图像处理等领域的研究。
6）Quantum Brilliance
Quantum Brilliance 是一家专注于量子计算平台的企业，特别是开发基于室温金刚石的量子加速器。
2023年2月，Quantum Brilliance 成功从一系列投资者中筹集了2600万澳元。这些投资者包括突破维多利亚、Main Sequence、Investible、Ultratech Capital、MA Financial、Jelix Ventures、Rampersand和CM Equity。
这笔资金将被用来扩展公司的国际业务，并与新的合作伙伴如英伟达公司（Nvidia）合作，共同开发混合量子-经典计算平台。
7）悉尼大学
2023年2月，悉尼大学宣布将投资740万美元用于扩建其量子技术设施，并在悉尼纳米科学中心创建名为“未来量子铸造厂”的新设施。该设施将利用悉尼大学在先进量子技术研究方面的深厚经验，为下一代量子比特的设计和制造做出贡献。
2024年4月，澳大利亚政府宣布向悉尼大学拨款1840万澳元，用于建立“澳大利亚量子中心”（Quantum Australia）。这一资助旨在帮助澳大利亚发展量子产业和生态系统，加强国家在全球量子科技领域的竞争力。
到了5月，悉尼大学被选为美国情报高级研究计划署（IARPA）全球资助的四家研究机构之一，将在接下来四年内获得1000万美元的资助。
8）Diraq
2023年7月，初创公司Diraq从新南威尔士州量子计算商业化基金（QCCF）中获得了300万美元的资助。这笔资金是从QCCF的700万美元一次性基金中分配的，目的是推动新南威尔士州开发量子计算机的计划。QCCF是一个竞争性资助计划，由新南威尔士州首席科学家和工程师办公室负责管理。
同时，Q-CTRL和Quantum Brilliance也从该基金中获得了资助，分别为234万美元和144万美元。
9）澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）
LandTEM 是由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）开发的一项先进技术，它利用量子传感器探测极其微弱的磁场。这一技术尤其适用于深层矿体的探测，成为寻找硫化镍、铜和银等特殊矿石的理想工具。
到目前为止，LandTEM 已经帮助在全球范围内发现了超过100亿美元的矿藏，其中40亿美元的矿藏位于澳大利亚。
澳大利亚在量子科技领域的进展显著，从CSIRO开发的LandTEM技术到悉尼大学和多个量子创业公司的显著成就，这些都展示了国家在这一前沿科技领域的领导地位和潜力。随着这些技术和项目的不断发展与成果的逐步显现，澳大利亚政府于2023年5月4日发布了国家首个量子战略，明确了把握量子科技未来的蓝图，并设定了保持全球领先地位的目标。
这一战略计划在未来七年内聚焦于五个关键领域：加大对研发和商业化的投资、确保基础设施和材料的安全、培养技术熟练的劳动力、支持国家利益，以及推动一个可信、道德、包容的量子技术生态系统的发展。
通过这些措施，澳大利亚期望加速量子技术的成熟与应用，进一步巩固其在全球科技舞台上的竞争优势。
澳大利亚的量子机遇与挑战
Kate Pounder，澳大利亚科技委员会（Tech Council of Australia）的首席执行官，表示这一战略是巩固澳大利亚在关键领域领导地位的“关键一步”。
根据澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的预测，到2030年，澳大利亚的量子技术市场预计将达到22亿澳元，同时创造约8700个工作岗位。预期到2045年，这一市场的总值将增长至近60亿澳元。
澳大利亚工业与科学部长Ed Husic强调，如果澳大利亚能够妥善应对，到2045年，量子产业有望创造1.94万个直接就业岗位，并带来59亿美元的收入。他补充说：“量子技术将带来真正的变革，这一点无论如何强调都不过分。我们已经目睹了量子传感设备如何为工业带来巨大变革。”
他继续表示：“随着时间的推移，量子计算将释放出惊人的计算力，其性能将远超传统计算机。通过结合国家量子战略与国家重建基金，我们的目标是将澳大利亚打造成全球技术领导者，为未来建立更强大的产业并创造就业机会。”
此次澳大利亚政府向量子初创公司PsiQuantum注资9.2亿澳元，无疑标志着国家在这一领域的豪赌。
这一资金规模可与谷歌、微软、AWS和IBM等科技巨头在量子计算项目上的投入相媲美。PsiQuantum公司由五位英国物理学家于2015年创立，目标是在2029年前利用光子作为量子比特，构建大型量子计算机。
光子技术得益于大规模芯片制造技术的进步，且无需像其他量子平台那样进行低温冷却。在过去40年中，澳大利亚已在光子学领域建立了强大的研究基础，光电子行业的经济规模达到43亿澳元，涵盖465家公司和近10,000名员工，与乳制品生产及采矿和建筑设备行业的规模相当。
此外，在联邦政府确定的七项关键技术中，所有技术都直接（如量子技术和先进信息通信技术）或间接（如生物技术、人工智能技术）受益于光子学。
因此，风险投资公司OpenOcean的普通合伙人Ekaterina Almasque认为，这项投资将为澳大利亚带来显著好处。她表示：“这是一个大胆的宣言，表明量子技术将成为澳大利亚国家科技战略的核心，为量子优势竞争的下一阶段打响了发令枪。”
她补充说：“这一举措将在整个风险投资领域引起关注，因为政府的投资将为该行业提供重要的验证，并减轻其他投资者的风险。”
然而，这一切真的会发展得如此顺利吗？
并非所有人对这一消息都持乐观态度。澳大利亚反对党自由党/国家党联盟的科学发言人Paul Fletcher对遴选过程提出了批评，称其“非常可疑”，并未达到正常的透明度和竞争性标准。
Fletcher指出：“没有进行公开透明的意向征集过程，只有少数公司被邀请参与，且这些公司被要求签署保密协议。这种做法让人觉得一切都是为了确保PsiQuantum成为赢家。”
他还补充说，澳大利亚政府选择将大量资金分配给一家外国公司，而非本国企业，这一做法“尤其令人不安”。他警告说：“如果这一决策最终使得澳大利亚的量子公司因感到本国政府不信任而难以参与全球投资竞争，那将是一个悲剧。”
量子计算的竞争正日益激烈，这不仅是各公司之间的竞争，也是不同类型量子计算技术之间的竞争。如今，市场关注的是逻辑或纠错量子比特的需求，而未来的挑战将是扩大硬件规模并增加量子比特数量，同时显著减少错误率。
荷兰量子研究所QuTech的业务发展总监Kees Eijkel也指出，鉴于其他量子比特平台的“巨大潜力”，究竟哪种技术将成为量子计算的主导技术还是一个未知数。
此外，中国科学技术大学的量子物理学家陆朝阳在社交媒体上指出，目前“没有技术上可行的途径来实现PsiQuantum所承诺的容错量子计算机”，并强调存在许多“艰巨的”挑战。他还提到，PsiQuantum公司最初承诺在2020年前研制出工作的量子计算机，后调整为2025年，而现在又推迟到2029年，这“本身就令人担忧”。
尽管澳大利亚政府对量子领域的诸多投资引发了广泛的争议，但这也激发了对量子技术未来发展方向的深入讨论。这种讨论不仅仅局限于量子领域，也触及到科技研究的更广泛范畴。
法国物理学家Xavier Waintal 最近在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上发表了一篇明确批评现有量子计算能力的文章，指出即便是执行如3乘5这样的简单计算任务，也已超出了目前量子硬件的能力。他强调，要实现一个实用的量子计算机，可能需要将现有设备的错误率降低高达十亿倍。
文章链接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313269120
尽管已投入巨大的资源和努力，成功似乎依旧遥不可及，从而使得像Waintal这样的怀疑声音日益增多。与此同时，尽管像IBM和谷歌这样的公司仍在量子计算上加大投资，中国的科技巨头却开始逐渐放弃自己的量子实验室。
尽管如此，未来几年可能仍会出现重大突破，促使量子计算机的实用化。
与此同时，我们也目睹了其他技术领域，如传统计算芯片的快速进展；并非只有量子计算的支持者才关注于更精确地模拟化学和生物学过程。诸多科学家正在探索如量子化学和分子模拟等领域，这些领域在解决许多传统上被认为需要量子计算机介入的问题上取得了显著进展。
令人兴奋的是，这些科研领域正在利用人工智能的最新进展，显著提高了模拟生物和化学过程的规模和精确性。最近的一个案例中，研究者利用庞大的数据集训练了人工智能算法，用以研究广泛的化学和生物系统，其结果的准确性和速度令人印象深刻。
即使“有用的”量子计算机最终问世，我们也需要时间来验证其实际效用。因此，尽管对量子计算研究的投资是必要的，我们也应持一种现实的态度，了解自己期望从中获得什么。在探索基础科学的同时，不应忽视那些可能带来突破的传统及新兴技术。
正如明智的投资策略应多元化一样，科研资金的分配也应支持多种可能引发激动人心的技术。我们应谦虚地认识到，预测哪些研究方向最有前景是极具挑战性的，因为未来总是充满不确定性。
——如果能事先知晓，我们原本也不需要量子计算机。
参考链接（上下滑动查看更多）：
[1]https://www.industry.gov.au/science-technology-and-innovation/technology/quantum
[2]https://www.azoquantum.com/News.aspx?newsID=9983
[3]https://q-ctrl.com/blog/q-ctrl-integrates-its-error-suppression-technology-into-ibm-quantum-services
[4]https://sydneyquantum.org/news/australias-year-in-quantum-2023/
[5]https://pawsey.org.au/nvidia-accelerates-quantum-computing-exploration-at-australias-pawsey-supercomputing-centre/
[6]https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2024/04/29/university-of-sydney-awarded--18-4-million-for-national-quantum-.html
[7]https://www.industry.gov.au/news/success-stories-quantum-australia
[8]https://www.miragenews.com/10m-grant-for-quantum-error-suppression-goes-to-1230172/
[9]https://www.digitalnationaus.com.au/news/australias-new-quantum-strategy-a-pivotal-step-594208
[10]https://www.digitalnationaus.com.au/news/australias-new-quantum-strategy-a-pivotal-step-594208
[11]https://www.innovationaus.com/leveraging-decades-of-photonics-research-investment/
[12]https://thequantuminsider.com/2024/05/07/australian-governments-big-investment-on-psiquantum-bypassed-national-quantum-advisory-committee/
[13]https://physicsworld.com/a/australia-raises-eyebrows-by-splashing-a1bn-into-us-quantum-computing-start-up-psiquantum/
[14]https://theconversation.com/australia-may-spend-hundreds-of-millions-of-dollars-on-quantum-computing-research-are-we-chasing-a-mirage-218595