中国的量子软件无法再次失去三十年

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。

20世纪八十年代，中国工业软件在发展初期也是自成体系，与国外先进水平差距不大。但三十年后，中国的工业软件已成为短板之中的"断板"，再无追赶欧美的可能。

2018年的中兴事件让世人认识到中国在尖端芯片领域被美国人卡了脖子。可实际上，如果美国人停止供应工业设计软件，那么中国每年进口的数百亿芯片都不过是硅土。这才是中国制造业最大的短板。

这段历史和量子软件有什么关系呢？

目前，中国的量子软件是世界一流水准，但在与谷歌、IBM、英特尔这类国际巨头的竞争中，仍充满危机。

中国量子软件的危机在哪？

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网、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。

最早能引进这些昂贵计算机的研究所或高校，也由此开始了模仿和开发工业软件的征程。

清华大学、浙江大学、华中科大、大连理工、中科院等一批高校和科研院所先后开始自主研发CAD/CAE软件，取得了一些研究成果，包括中科院的飞箭、郑州机械所的紫瑞、大连理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商业化和大企业自用软件。

一时间，中国的工业软件发展自成一派，好不热闹。

但在2011年之后，由于国家相关部门并不对属于基础科研的工业软件研发进行补助，三维CAD研发的资金投入几乎没有了。

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。

一个CAE公司一年的研发投入大于一个国家15年的全部投入，这直接导致国产工业软件不再发展迭代，国外工业软件长驱直入。

而在最近几年，当工业4.0变成德国的国家名片，智能制造到了举国关注的阶段，人们重新认识到了工业软件举足轻重的作用。

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？

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。

从这张荷兰代尔夫特大学绘制的量子计算架构图来看，完整的量子计算机不仅需要底层的芯片、中层的控制系统，更需要上层的量子软件与量子算法。

计算机的功能虽然强大，但在最底层的机器层面它只能识别0和1。

为了让计算机能够实现如此多的应用，科学家们发明了一系列复杂的算法、编译器、编程语言、应用软件等。

而为了让人们能够实际操作量子计算机，科学家们借鉴经典计算机的软件架构为量子计算机设计了相应的软件程序。

例如，量子编程语言可以简单的理解为一种量子计算机和人都能识别的语言，让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。量子编程框架可以构建、运行和优化量子算法。量子应用软件可以直接处理实际的应用问题。

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。

目前，全球主要的量子计算公司都已经推出了各自的量子软件。

例如，微软推出了量子编程语言Q#，量子编程框架QDK；而IBM、谷歌也分别有Qiskit和CirQ。

同时，部分公司或机构也正在从事基于应用层面的量子软件开发。但由于现在的量子计算机比特位数较少，还无法实现超越经典计算机的加速功能。

中国量子软件水平如何？

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。

本源量子首席科学家、中科大教授郭国平表示，我国争做量子软件领头羊有先天优势。

“因为软件对工业基础依赖不强，这是重新洗牌的过程。而且我国产业门类齐全，应用场景广阔。随着国内各项技术取得突破，也逐渐摆脱了传统信息产业缺芯少魂、没有自主操作系统和软件的困境。同时我国具备人才优势。”

北京理工大学软件学院副教授闫怀志说：“量子计算产业还在萌芽状态，离形成稳定、完善、成熟的生态系统甚远。越如此，越要提早谋划、抢占先机，与量子硬件等基础设施一起，形成以我国自主知识产权为主导的量子计算生态体系。”

危机不断

基础研究亟待政策扶持

在量子软件领域，同样可能因为政策缺失而失去三十年！

整个量子计算目前仍处于发展早期阶段，据专家预测，能够实际应用的专用型量子计算机仍需5-10年才能落地。

所以量子计算的软硬件研发仍属于基础研究阶段，而这也是亟需政策扶持的时期。

目前，世界重要国家纷纷开展了国家级量子科技战略布局，在进行顶层规划、研究应用布局的同时大幅增加投入。

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。

就如同20世纪80年代初，微软和英特尔携手成立的“Wintel联盟”通过核心处理芯片和操作系统，从而长期主导全球信息产业。

惯性思维使国内量子软件遇冷

国产量子软件不仅要面对国外巨头的围剿，还要克服国内用户的惯性思维。

由于在经典计算时代的落后，用户对国产量子软件仍缺少认知与信心。本源量子在去年2月就推出了完全免费的量子计算教学视频，比微软早了三个月，但没什么人关注，而微软的课程上线后却得到了国内人士的大量转发和点赞。

据郭国平介绍，一些高校研究者宁愿掏钱购买国外程序包也不愿用本源量子赠送的程序包。尽管国外拥有的功能我们也能实现，但使用习惯导致人们更依赖国外量子软件产品。

中国的量子软件目前处于世界一流水平，但如果缺少对于研发的政策扶持与用户习惯的培养，同样可能重蹈工业软件失去三十年的覆辙。那是每一个国人都不想看到的，毕竟如果量子软件出现短板，将会制约我国量子计算总体发展。

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。

本文来自投稿，作者李进，转载需授权。
欢迎来稿：oqc@originqc.com

中国的量子软件无法再次失去三十年相关推荐

Android游戏开发Android软件开发【教程三十篇】
Android软件开发之发送短信与系统短信库解析(三十) New Android软件开发之获取通讯录联系人信息(二十九) New Android软件开发之PreferenceActivity中的组 ...
三十年软件开发之路：老码农的自我修养！
[CSDN编者按]"千帆过尽仍少年",对于程序员来说,保留技术初心.不断提升实力是夯实自己的不二法则.而本文的作者,作为一名有着三十多年开发经验的"老"程序员, ...
《中国经营报》对话肖枫：高质量发展十年中国万亿软件产业再出发
从App下单购物到健康宝信息查询,从计算机辅助设计到数字工厂仿真开发,软件业改变了生产生活的方方面面,推动着数字经济的蓬勃发展.软件产业是国家的基础性.战略性产业,在促进国民经济和社会发展.转变经济增 ...
2018中国人工智能开源软件发展白皮书-笔记
"2018中国人工智能开源软件发展白皮书"是新手了解人工智能技术原理和技术现状的好文档,读完之后有再读几遍的冲动,学到了很多东西,做了笔记分享给大家共同学习,有不对的地方多多指出. ...
源自中国顶级开源软件再下一城！向量数据库公司Zilliz完成6000万美元B+轮融资
中国开源届再次迎来一个好消息! 北京时间 8 月 25 日,向量数据库公司 Zilliz 宣布完成 6000 万美元的新⼀笔融资,成功将其 B 轮融资规模进⼀步扩⼤⾄ 1.03 亿美元.该笔融资由沙特 ...
2021-2025年中国云企业管理软件行业市场供需与战略研究报告
云企业管理软件市场的企业竞争态势该报告涉及的主要国际市场参与者有IBM.Oracle.Microsoft.HP.Box.Epicor Software.DocuWare.Xerox.Alfresco ...
2021-2025年中国打印管理软件行业市场供需与战略研究报告
打印管理软件市场的企业竞争态势该报告涉及的主要国际市场参与者有PrinterLogic.Pharos Systems.Nuance.PrintManager.Epson.Canon.Xerox.HP ...
中国3D打印软件市场现状分析及发展前景预测报告
3d打印软件的产品有很多,比如Ultimaker Cura就是一款3D打印软件.它可以与CAD软件集成,以简化工作流程,或输入自定义设置进行深入控制.Cura的核心是一个强大的开源切片引擎,帮助用户简 ...
中国XXXXXXXXXXXXX管理软件销售实施三部曲
中国XXXXXXXXXXXXX牛B 管理软件销售实施服务一条龙分三部分走: 第一步:卖软件 & 客户的艳阳天卖软件前,销售的嘴巴像屁股绽放般,见过狗没??没见过的话,只能在签约前才能见到的 ...
量子计算与量子软件(一)
量子计算与量子软件摩尔定律量子计算的起源量子计算的公理 Qubit 最小的酉变化--量子门量子测量量子缠绕不可克隆理论量子算法量子的线性性量子计算的成就本文的内容来自清华大学魏教授 ...

中国的量子软件无法再次失去三十年

中国的量子软件无法再次失去三十年相关推荐

最新文章

热门文章