2022全球量子计算产业发展 告

一、量子计算发展概述

从主流量子计算公司的技术路线图来看，2021-2022年左右将突破100量子比特，3年内突破1000量子比特，到这个十年结束（2030年）实现100万量子比特。

量子计算机是否有用的另一个维度是量子比特的质量，主要指标包括：相干时间（决定量子态可以保持多久）、量子比特之间的连接程度、门保真度等。

在相干时间方面：2021年中国清华大学金奇奂研究组在离子阱系统上刷新了单量子比特相干时间记录（5500秒）。

在量子比特之间的连接程度方面：离子阱系统可以实现全连接，但量子比特数量较少，超导量子计算机，例如祖冲之号和悬铃木，单个量子比特只与周围4个量子比特相连，如果能够提高连接性，那么可解决问题的规模将呈指数级增长，日本RIKEN则首次实现了三个半导体（硅自旋）量子比特的纠缠。

在门保真度方面：目前最先进的量子计算系统的2量子比特门（纠缠门）保真度都在99%以上，目前最高记录是澳大利亚硅量子计算公司通过半导体技术实现的99.99%，但他们仅仅开发了2个量子比特。

当前任何一种技术路线都无法同时在所有指标上领先，不同技术路线都各有优缺点。目前还不断有研究团队在制造新的量子比特。

在测量和控制方面：2021年也取得了突破。2021年以苏黎世仪器为代表的一些厂商发布了可以测控100+量子比特的测控系统。最大的突破则是澳大利亚新南威尔士大学提出了可以控制数百万个硅自旋量子比特的技术，为未来百万量子比特处理器的出现打下了坚实基础。

量子计算快速发展的同时，也不能忽视经典计算的进步。2019年Google宣称超级计算机需要1万年才能完成的计算，最近的研究表明，经典模拟已经达到了与Google量子计算机不相上下的速度。

2021年该领域的主题可以定为经典模拟与量子计算之争，而且这场竞争将一直持续下去，经典计算的巨大进步迫使量子计算也加快了发展脚步。

二、量子计算产业链

量子计算行业目前处于早期探索阶段，核心参与者不多，产业链上下游较为清晰，目前国外科技巨头如IBM、谷歌、亚马逊、微软、英特尔、霍尼韦尔等处于行业领先地位，IonQ、Rigetti、PsiQuantum等量子计算新贵已获得数亿美元的风险投资，实力同样雄厚；国内科技巨头阿里巴巴、百度、腾讯、华为等也在跟进，但国内领先的量子计算公司主要是以本源量子、国盾量子等为代表的依托高校的公司。总体上，国内外量子计算产业链已经初具雏形。

图1 量子计算产业链图谱 | 图源：ICV

产业链来看，量子计算设备供应商主要以国际公司为主，特别是稀释制冷机和低温同轴线缆。但在其他领域，中国企业已经占有一席之地，特别是测控系统，中微达信、国盾量子和本源量子与国外厂商并没有差距，甚至可以达到更高水平。另外，衰减器、滤波器等低温组件，本源量子也取得了一定突破。

芯片制造方面，目前量子芯片的制造过程主要是在实验室完成的，但有一些领先的量子计算团队已经在工厂制造量子芯片，例如，谷歌「悬铃木」量子芯片就是在加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）的一家工厂制造的。2022年1月，本源量子自主建设的两大实验室——量子芯片制造封装实验室和量子计算组装测试实验室正式启用，这也是继2021年本源-晶合量子芯片联合实验室后建成的国内第二个工程化量子芯片实验室。

产业链中的量子计算公司主要集中于硬件和软件研发，目前领先的硬件团队主要是科技巨头和有实力的研究机构（如中科大），但中国的科技巨头布局量子计算较晚，初创公司如本源量子、国盾量子、启科量子、「图灵量子」是行业的中坚力量。软件方面，国际上已经有100多家量子软件公司，但中国的量子软件公司较少。

三、量子计算应用场景

量子计算机过大的体积、极其严苛的运行环境和数千万美元的价格，使得当前量子计算的应用主要通过云平台范围量子硬件，量子计算与经典计算也不是取代和被取代的关系，而是在对算力要求极高的特定场景中发挥其高速并行计算的独特优势。

对于量子计算机将能够解决的所有问题，目前还没有达成共识，但研究主要集中在以下类型的计算问题上：

● 模拟：模拟自然界中发生的过程，很难或不可能用当今的经典计算机来描述和理解。这在药物发现、电池设计、流体动力学以及衍生品和期权定价方面具有巨大潜力。

● 优化：使用量子算法来确定一组可行选项中的最优解。可能适用于干线物流和投资组合风险管理。

● 机器学习：识别数据中的模式以训练机器学习算法。这可以加速人工智能的发展（例如用于自动驾驶汽车）以及防止欺诈和洗钱。

● 密码：打破传统加密和支持更强的加密标准。

从行业上来说，量子计算的潜在应用主要包括供应链、金融、交通、物流、制药、化工、汽车、航空、能源、气象等领域。

● 制药、化工、新材料：量子计算可模拟分子特性，有望通过计算机数字形式直接帮助研究人员获得大型分子性状，缩短理论验证时间，极大地推动制药行业药品研发和开发新型材料。

● 金融：量子计算非常适合复杂的金融建模，在投资组合定价、衍生品定价等方面具有潜在优势。据不完全统计，全球已有超过25家国际大型银行及金融机构与量子计算企业开展合作研究。

● 交通、物流、供应链：这三个领域均涉及量子计算优化，利用量子计算优化供应链、交通（包括飞机、火车、汽车等）线路和物流，从而降低成本。

● 航空：量子计算有助于解决航空行业面临的一些最严峻的挑战，从基础材料科学研究、机器学习优化到复杂的系统优化，而且有可能改变飞机的制造和飞行方式。

● 能源：量子计算有可能应用于模拟碳氢化合物井中各种类型粘土的化学成分和累积——这是高效碳氢化合物生产的关键因素；分析和管理风电场的流体动力学；优化自主机器人设施检查；并帮助创造前所未有的机会，提供世界想要和需要的清洁能源。2021年2月，英国BP公司与IBM Quantum展开合作，探索提高能源利用效率和减少碳排放。

● 汽车：近年来各大汽车厂商加快推进电动化战略。推进电动化战略过程中，量子计算将发挥其在化学模拟的优势，多家汽车厂商正致力于利用量子计算技术来研发性能更好的电池。

● 气象：量子计算可以有效和快速处理包含多个变量的大量数据，而且，并行计算和不断优化的算法，可促进对气象条件的跟踪和预测，有助于提高天气预 的准确性。此外，量子计算机还可通过机器学习来识别和理解不同的天气模式。

注：评分采用5分制，1为最差，5为最优，○代表1分，●代表5分；绿色箭头表示商业化发展情况较其他路线较好，黄色和红色依次次之

一、超导——最受关注

超导量子计算是目前国际上发展相对迅速的一种固态量子计算的实现方法。超导效应作为一种宏观量子效应，为量子态相干操控提供了无损耗环境。超导量子电路的能级可以通过外加电磁场进行干预，电路更容易实现定制化开发。由于集成电路工艺已经比较成熟，超导量子电路的可扩展性优势将会更加明显。目前，基于超导量子电路的量子计算技术已经在退相干时间、量子态操控和读取、量子比特间可控耦合、中大规模扩展等关键技术上取得大量突破，成为构建通用量子计算机和量子模拟机最有前途的候选技术路线之一。

2021年，中国在超导量子研究中取得重要进展。2021年1月，南方科技大学在基于超导量子线路系统中，利用可调耦合器实现高保真度、高扩展性的两比特量子门方案。在实验中实现了快速（30ns）高保真度（0.995）的两比特量子门操作。相比于之前的两比特量子门，该方案鲁棒性更高、需要的控制线更少、串扰影响更小、系统校准流程更简化。2月，本源量子上线国产工程化超导量子计算机本源悟源2号。5月，中国科大中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队，成功研制了62比特可编程超导量子计算原型机「祖冲之号」，并在此基础上实现了可编程的二维量子行走；6月，潘建伟团队再次将可编程超导量子计算原型机「祖冲之号」升级，构建了66比特可编程超导量子计算原型机「祖冲之二号」，实现对56量子比特20层循环「量子随机电路采样」任务的快速求解。在计算复杂度上，比谷歌的「悬铃木」量子计算机高出3个数量级。9月，中国科大郭光灿院士团队郭国平教授研究组与本源量子合作，在本源「夸父」6比特超导量子芯片上研究了串扰对量子比特状态读取的影响，并创新性地提出使用浅层神经网络来识别和读取量子比特的状态信息，从而大幅度抑制了串扰的影响，进一步提高了多比特读取保真度。8月，清华大学交叉信息研究院段路明研究组利用可调耦合的多量子比特系统首次实验研究了环境比特对于交叉共振逻辑门（Cross-resonance, CR）的影响并提出了在大规模超导量子体系中，环境比特存在和不存在两种情况下有效提高双量子比特门操作保真度的解决方案。10月，潘建伟团队又实现了60量子比特24层循环量子随机电路采样，计算复杂度比「悬铃木」高出6个数量级。10月，潘建伟团队使用变分量子本征求解器（VQE）模拟约瑟夫森结阵列量子电路，从而发现了一种新型高性能量子比特plasonium。10月，腾讯量子实验室实现一种快速、高保真、易扩展的超导量子比特初始化方案，与业内已有工作相比，该初始化方法具有速度快、保真度高、对周围比特影响小、扩展性强的优势。12月，浙江大学发布了两款超导量子芯片。「莫干1号」是一款专用量子芯片，采用全连通架构，适用于实现针对特定问题的量子模拟和量子态的精确调控。另一款芯片「天目1号」面向通用量子计算，采用较易扩展的近邻连通架构，芯片集成36个具备更长比特寿命的超导量子比特（退相干时间约50微秒），实现高保真度的通用量子门（受控相位门，精度优于98%）。

国际方面，2021年4月，美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家使用光纤代替金属电线来测量和控制了超导量子比特，有利于实现量子计算机的可扩展性。2021年9月，日本情 通信研究机构（NICT）开发出了一种全氮化物超导量子比特，它的超导转变温度为16K（-257℃），比其他超导量子比特结构所需的温度高15度。2021年11月，哥伦比亚大学工程学院James Hone教授的实验室展示了一种由2D材料制成的超导量子比特电容器，其尺寸比传统方法生产的芯片小1000倍。11月，IBM发布目前最高量子比特数的超导量子计算芯片——127量子比特处理器Eagle。2021年12月，Rigetti Computing推出其下一代80量子比特Aspen-M量子处理器，利用其多芯片专利技术，由两个40量子比特芯片组装而成。基于单芯片40量子比特处理器的新Aspen系统也同时发布。12月，芬兰国家技术研究中心（VTT）和IQM公司推出该国首台5比特超导量子计算机Micronova。

取得进展的同时，2021年的几项研究表明，超导量子计算机存在一些我们之前没有发现的障碍。2021年6月，威斯康星大学麦迪逊分校提出，宇宙射线可能是导致超导量子比特出错的原因之一。2021年12月，谷歌在其量子处理器上证明了宇宙射线确实会导致超导量子比特出错。2021年8月，费米国家加速器实验室发现了纳米氢化物会导致超导量子比特的相干时间缩短。研究人员表示他们正在努力克服这些障碍。

二、离子阱——量子体积遥遥领先

离子阱，又称离子囚禁，其技术原理是利用电荷与电磁场间的交互作用力牵制带电粒子运动，并利用受限离子的基态和激发态组成的两个能级作为量子比特，利用微波激光照射操纵量子态，通过连续泵浦光和态相关荧光实现量子比特的初始化和探测。离子阱量子计算机具有量子比特品质高、相干时间较长、量子比特的制备和读出效率较高等三大特点。当前，离子阱量子计算机在量子比特连接性和相干时间方面领先其他技术路线。但扩展性较差的问题是离子阱体系亟待解决的主要问题。

近年来，世界各地研究团队一直在尝试创建离子阱量子计算机，被捕获的离子充当纠缠的量子比特，以执行高级计算，这类计算机被证明是用于实际应用的量子计算最有希望的系统之一。

2021年离子阱量子计算机实现了新的里程碑。2021年1月，清华大学交叉信息院金奇奂研究组在离子阱系统中首次将单量子比特相干时间提升至1小时以上，即5500秒。2021年6月，因斯布鲁克大学实验物理系的研究人员成功演示了紧凑型离子阱量子计算机。2021年8月，离子阱量子计算公司IonQ首次推出可重构多核量子架构(RMQA)，IonQ称，该架构可以每个芯片的量子比特数量扩展到数百个，而且不会随着量子比特数量的增加而降低量子比特的稳定性和性能。2021年9月，中山大学物理与天文学院罗乐教授研究团队，通过人工神经网络技术与射频微波-自发辐射光子关联技术，实现了离子阱中量子比特微运动抑制的自动化处理，这是国际上首次把神经网络技术应用于囚禁离子量子比特的微运动控制。2021年9月，由美国国家标准与技术研究院（NIST）领导的研究团队使用一种基于射频磁场梯度与微波磁场相结合的方案，创下无激光方案双量子比特门保真度的世界纪录，达到[0.9964, 0.9987]。该方案有可能在不增加控制信号功率或复杂性的情况下，对大规模离子阱量子处理器中的多对离子同时执行纠缠操作。2021年10月，清华大学交叉信息研究院段路明研究组在离子阱量子信息处理领域取得重要进展，通过对优化选择的少量离子进行激光冷却，首次实现对长离子链的高效协同冷却，获得接近全局激光冷却的极限温度，为多离子比特量子计算准备了技术基础。2021年10月，马里兰大学联合量子研究所(JQI)研究员Christopher Monroe及其团队首次在实验中通过多个错误率更高的物理量子比特实现了一个错误率更低的逻辑量子比特。他们使用BaconShor-13编码的9个数据量子比特和4个辅助量子比特实现了一个逻辑量子比特。2021年12月，霍尼韦尔团队（现为Quantinuum）首次实时检测和纠正量子错误。研究人员使用[[7, 1, 3]]色码（color code）。利用霍尼韦尔离子阱量子计算机中的10个物理量子比特，对单个逻辑量子比特进行编码、控制和反复纠错。2021年最后一天，Quantinuum再次带来惊喜，宣布他们的霍尼韦尔H1-2量子计算系统测得2048量子体积，是所有技术路线中的最高数值。

三、光量子——商业化元年开启

基于光子的量子计算有几个独特的性质。首先，光子的量子态在没有真空或冷却系统的情况下得以维持，因为它们与外部环境的相互作用极其微弱。光量子计算机可以在室温的大气环境中工作。其次，光子是量子通信的最佳信息载体，因为它们以光速传播，并为高数据传输容量提供大带宽。因此，光量子计算机与量子通信完全兼容。光子的大带宽也在光量子计算机中提供了高速（高时钟频率）操作。光子的这些特性同时也给量子计算带来了内在的困难。由于光子之间不相互作用，因此很难实现需要光子之间相互作用的两量子比特纠缠门。此外，由于光子以光速传播，并且不停留在同一位置，因此必须沿着光子的光路布置许多光学组件，导致效率不高。目前，光量子计算机的研究主要集中于克服这些困难。

可编程光量子芯片 | 图源：「图灵量子」

2021年7月，上海交通大学金贤敏团队提出了首个基于光子集成芯片的物理系统可扩展的专用光量子计算方案，并首次在实验中实现了「快速到达」问题的量子加速算法。「图灵量子」创始人金贤敏教授基于飞秒激光直写技术优势，同时多年前就开始进行以铌酸锂薄膜为代表的新一代超快可编程光子芯片的应用研究，已具备从设计、流片、封装、封测，到系统集成和量子算法的全链条研发能力。「图灵量子」正在规划国内第一条光子芯片中试线的建设，两年内有望建成专注于新一代信息技术需求的光子芯片前沿研究和产业化支撑平台。2021年8月，弗吉尼亚大学电气和计算机工程系助理教授Xu Yi领导的研究团队用基于光学微谐振器的频率梳在一个硬币大小的芯片上成功实现了40量子模式（qumode），是目前集成光学平台实现的最大模式数。2021年10月，中国科大潘建伟、陆朝阳等在量子计算原型机「九章」基础上成功研制出「九章二号」。新的原型机从之前的76个光子增加到了113个光子，处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍。2021年12月，光量子计算公司ORCA Computing实现了一种被称为「变分玻色求解器」的光量子计算平台，可用于解决二次无约束二进制优化（QUBO）问题。

四、中性原子——美国领先

基于中性原子的量子计算，一般在超高真空腔中利用远失谐光偶极阱阵列或光晶格从磁光阱或玻色爱因斯坦凝聚体（BEC）中捕获并囚禁超冷的原子形成单原子阵列，然后将原子基态超精细能级的两个磁子能级编码为一个量子比特的0态和1态。高数值孔径透镜将原子比特操控所需的拉曼光、里德堡激发光、态制备光等聚焦到单个原子上，形成对阵列中量子比特的操控。同时透镜也收集原子的荧光并传输到电子倍增型相机（EMCCD）上实现量子态的探测。根据收集到的信息和实验的需要，通过传统计算机上的数据采集和时序产生系统，实时控制原子的冷却、转移以及相应的磁场、电场和光场来完成量子算法的执行。在进行量子计算时，中性原子体系将根据不同的量子算法，采用优化后所需逻辑操作数最少的原子阵列构型，执行一系列高保真的单比特门和两比特受控非门。

中性原子体系在2021年保持强劲的发展势头。2021年7月，量子初创公司ColdQuanta基于冷原子技术推出100+量子比特处理器Hilbert，在冷原子技术中使用了排列在二维11×11网格中的铯原子。2021年7月，另一家量子计算初创公司Atom Computing推出其第一代量子计算系统Phoenix，该系统使用由锶原子组成的核自旋量子比特，能够用光镊在真空室中捕获100个原子（每个原子代表一个量子比特），具有较强的稳定性。2021年7月，哈佛-麻省理工学院超冷原子中心领导的一个研究团队开发了基于中性原子可编程量子模拟器，能够操作256个量子比特。研究人员使用该机器观察到了几种以前从未在实验上实现过的奇异物质量子态，并进行了精确的量子相变研究。

五、半导体量子点/硅自旋——值得期待

量子点（quantum dot）是把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。它是一种重要的低维半导体材料，其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍。硅量子点，是量子点实例中的一部分。通过向纯硅中加入电子，科学家们造出硅量子点这种人造原子，运用微波控制电子的量子态。硅的优势在于，可以利用传统的微电子工业几十年来积累的大规模集成电路制造经验。硅量子比特比超导量子比特更加稳定、且相干时间更长，但量子纠缠数量较少，需要保持低温。

半导体量子计算是当前国际上热门、主流的研究方向。2021年4月，本源量子联合中国科大郭光灿院士团队郭国平、李海欧等人发现了自旋量子比特操控的各向异性：通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向，可以将自旋量子比特的操控速率、退相干速率和可寻址性进行同时优化。2021年5月，本源量子联合郭光灿院士团队郭国平、曹刚等人利用微波超导谐振腔实现对半导体双量子点激发能谱的高灵敏测量，为将来实现半导体量子比特的高保真读出提供了一种有效方法。2021年5月，美国/爱尔兰的硅基量子计算公司Equal1 Laboratories通过商用硅工艺将量子比特与所有支持控制和读出的电子器件集成在同一集成电路上。2021年6月，日本理化学研究所(RIKEN)的一个研究小组将可纠缠的硅基自旋量子比特数量从2个增加到3个，产生的三量子比特态的保真度高达88%，并且处于一种可用于纠错的纠缠态。2021年10月，哥本哈根大学Assoc研究团队实现在单个量子芯片上同时操作多个自旋量子比特。今年1月，中国科大郭光灿院士团队和本源量子、美国、澳大利亚的研究人员共同合作，实现了硅基自旋量子比特的超快操控，这也是目前为止国际上已 道的最高值。

六、拓扑量子计算——仍有不确定

拓扑量子计算是利用拓扑材料中具有非阿贝尔统计的准粒子构筑量子比特、执行量子计算的研究方案。由于材料的拓扑稳定性，拓扑量子计算利用多体系统中的拓扑量子态来存储和操控量子信息，具有内在的容错能力，有望解决量子比特退相干与容错量子计算的关键问题，是量子计算的前沿研究领域。

虽然微软主动撤回了关于发现马约拉纳费米子的论文，但2021年拓扑量子计算仍有一定成果。2021开年之初，纽约州立大学Li Qiang教授发现了实现拓扑量子计算的关键，他们发现一种新的光诱导开关，可以扭曲外尔半金属的晶格，开启一种几乎没有耗散的巨大电子流。这些性质的发现使得实现拓扑量子计算等应用又向前迈进了一步。2021年中国在该方案的探索和实施中也取得了一系列突破性进展。在材料生长和制备方面，中国科学院半导体研究所赵建华课题组利用分子束外延技术制备出高质量纯相InAs、InSb和InAsSb半导体纳米线，在此基础上实现超导体在纳米线上的低温原位外延生长，异质结界面达到原子级平整。清华大学何珂-薛其坤课题组利用选区外延生长方法制备出新的半导体纳米线体系，有效降低杂质对拓扑量子器件的影响以及衬底晶格失配，为进一步实现多马约拉纳量子器件奠定了基础。在拓扑量子器件的制备和输运测量方面，中科院物理所沈洁和代尔夫特理工大学（TU Delft）的Kouwenhoven等在量子器件「马约拉纳岛」中绘制出完整的电子奇偶性（宇称）相图，并给出库伦振荡幅值和峰值关联的明确信息，为未来构筑拓扑量子比特提供了调控基础。清华大学刘东课题组理论上提出了一种实验探测手段，利用耗散电极引入的电子和环境玻色子的相互作用重整化效应，使得马约拉纳输运信号和其它平凡输运信号产生完全不同的标度行为和温度电压依赖关系，从而有望解决纳米线体系中的「马约拉纳态-安德烈夫态」的竞争与争论。

七、金刚NV色心——扩展难度大

金刚石NV色心具有室温可观测到的零声子线、发光稳定、相干时间长等优秀的光学特性，尤其是具有非常特殊的精细能级结构，可实现高精度的物理量探测和量子调控。其中，超低浓度的NV色心特别是单个NV色心在光子纠缠、量子调控等领域已经得到广泛的关注。除此之外，NV色心在精密测量领域，如温度测量、磁场测量、超高分辨率成像、高性能陀螺仪等领域已得到应用。但应用于量子计算机，存在扩展难的问题。

2021年4月，量子计算初创公司Quantum Brilliance开发了一台基于金刚石NV色心的紧凑型量子计算机，包含5个量子比特，并计划在5年内推出50个量子比特的量子计算机。

八、量子退火机——进展不大

目前量子计算机可分为量子逻辑门计算机和量子退火计算机，前述几大主要技术路线都是构建量子逻辑门计算机提出的，基于量子逻辑门的量子计算机就是所谓的通用量子计算机，本 告中前7个体系均为基于门的量子计算方案。量子退火机（Quantum Annealer）不需要量子逻辑门，而是通过伊辛模型（Ising model）寻找最优解，这是一种专用量子计算机，在处理最优化问题上有独特优势。总的来说，2021年量子退火技术进展不大。值得一提的是，2021年量子退火先驱D-Wave宣布将开发基于门的量子计算机，从某种程度上表明量子退火机的前景可能有限。

九、相干伊辛机——继续观察

相干伊辛机（CIM）和量子退火机的原理类似，都是基于伊辛模型，类似于一种人工磁铁组成的可编程网络，如同一个真实的磁系统，每个磁铁的状态只能「向上」或者「向下」，倾向于在低能量状态工作。工作原理是：如果磁铁网络之间的连接可以被重新编程，以代表实际问题，一旦它们设定了需要面对的最优化、低能量方向，就可以从它们的最终状态推断出解。

在量子退火机中，这些人造磁铁就用超导电路代替，作为量子比特。CIM则将超导电路换成一种特殊的激光系统，称为简并光学参量振荡器（DOPO）。CIM利用耦合DOPO脉冲进行计算，通过测量脉冲的最终相位，尝试寻找最佳解决方案。CIM使用的光脉冲可以来回穿梭，使得任何两个脉冲都可以直接相互作用。同时，底层器件是光学器件的设计与超导器件相比，无需低温环境，稳定性高、可控性好。

目前，包括NTT、NII、NASA、斯坦福、加州理工、马里兰、东京大学等研究院所和院校，以及中国的玻色量子科技公司，都在从事CIM方向的研发工作。2021年9月，日本NTT基础研究实验室实现了100,512自旋量子比特的CIM计算实验，突破10万大关，在所有量子计算技术方案中遥遥领先。尽管CIM的自旋量子比特与通用量子计算的量子比特数无法直接进行比较，但此次突破也可认为是一个里程碑级别的事件。国内的CIM研究还处在起步阶段，玻色量子于2020年底成立，据该公司透露，已完成光量子实验室的搭建，正在研发1000+量子比特级别CIM量子AI协处理器工程样机，以及相应的加速算法。

长期以来，mK级稀释制冷机都是中国的卡脖子工程，目前，量子计算专用稀释制冷机市场主要由Bluefors和牛津仪器两家公司占据。不过，中科院物理所在2021年取得了国产稀释制冷机的突破，自主研发的无液氦稀释制冷机原型机率先实现10mK以下极低温环境。

目前的测控系统主要针对超导和半导体量子比特，其他体系如离子阱和中性原子通过激光就能实现量子比特的控制和测量。随着量子比特数增加，2021年量子测控系统的主要厂商都推出了能够满足60-100量子比特测控的系统。甚至有一些前沿研