量子计算机被称为下一轮工业革命的引擎，寰球各国都在该领域投入了大量资金及技术以进行研发。人们普遍认为量子计算机仍处于研究阶段，但最近，欧洲首要台工业用量子计算机在斯图加特附近的埃宁根（Ehningen）投入运行。
这台来自德国的“IBM量子系统一号”（IBM Q System One）超高速量子计算机，由IBM和德国弗劳恩霍夫协会（Fraunhofer-Gesellschaft）共同开发，将在工业应用领域用于新材料、新药物及人工智能等方面的应用技术开发，协助德国在此领域与美国和中国抗衡。
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▲IBM 的量子计算机，欧洲较早款量子计算系统在埃宁根投入使用。图源：IBM
默克尔最重视的“旗舰项目”
除了其竞争对手谷歌之外，IBM 迄今为止一直是量子计算机领域的掌舵者。早在2019年1月，IBM就在国际消费电子展(CES)上展示了寰球较早款商用量子计算机。当时该系统有20量子位，基本只有实验研究价值，没有超越传统电脑的实用性。
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▲IBM早在2018年德国汉诺威CeBIT上就展示了这种量子计算机前身的模型。
图源：flowgraph/Shutterstock.com
默克尔凭借她的专业背景（她是物理学硕士及量子化学博士，从政之前也在搞科研）和特殊的战略敏感，亲自为量子计算机落户德国牵线搭桥。在2019年1月底的达沃斯寰球经济论坛的间隙，她接触了IBM首席执行官罗睿兰（Ginni Rometty），希望德国能引进“IBM量子系统一号”。2020年3月，德国弗劳恩霍夫协会和IBM宣布建立伙伴关系，联合研发量子计算机。
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▲默克尔和罗睿兰合影，图源：德国联邦政府/Jesco Denzel
从2020年11月开始，IBM开始在德国埃宁根“史前无例”地安装美国之外的首先有27量子位的量子计算机系统。受新冠影响，美国的一些技术人员无法亲自到达现场，埃宁根团队在美国同事的准确指导下，通过视频一步一步地完成了从组装、安装到校准的所有过程。
量子计算机对外部环境非常敏感，需要接近零下273摄氏度的确实零度和没有振动的环境。于是该系统被安装在一个9×9×9英尺的密封玻璃立方体中，以保护系统免受其他物理干扰因素影响。此冷却系统来自芬兰，控制系统则在德国开发。
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▲埃宁根当地的技术人员在对“IBM量子系统一号”进行运行前的收关检修。图源：IBM
在国际上比较起来，德国的“IBM量子系统一号”属于中上层的量子计算机。同一个版本的IBM 27量子位计算机，全球已另有几台在通过云网络运行。欧洲核子研究中心、埃克森美孚、费米实验室、阿贡国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室等一些客户也在通过云访问的方式使用这些量子计算机。
但在欧洲范围内，目前并没有其他可以相媲美的硬件。荷兰代尔夫特、苏黎世联邦理工学院等几个实验室里虽有规模较小的、主要用于研究目的的量子计算机，但最多也只有17个量子位。德国IBM经理马丁·杰特（Martin Jetter）强调，虽然目前有更强大的量子计算机正在研发中，但同时也更不稳定，而德国“IBM量子系统一号”旨在稳定地用于工业应用，该系统是欧洲目前为止最强大的量子计算机。
在6月15日德国“IBM量子系统一号”启动仪式上，默克尔通过视频连线，称此系统为“科技奇迹”和“德国高科技基地的旗舰”。她表示，即使发展仍处于起步阶段，量子技术也可能具有巨大的“颠覆性潜力”。
德国为了赶上量子计算机开发方面的欠缺，由联邦和州政府掏腰包花了4000万欧元，引进了埃宁根的IBM系统。现在德国的任务是尽快将研究成果用于经济和工业的应用。比照美国和中国在这项技术上的大量投入，德国政府计划到2025年再投资20亿欧元，用于以市场为导向的量子计算机发展。
德国企业界蜂拥而至
弗劳恩霍夫协会主席赖蒙德·纽格鲍尔（Reimund Neugebauer）表示，虽然弗劳恩霍夫协会在2023年前有该量子计算机使用的专属权，他们也决定将“IBM量子系统一号”出租给各种规模的研究机构和公司。企业只需要支付11621欧元的“月票”，就可使用该系统进行测试。
其实德国企业界正在汇集其量子计算方面的优势。最近，10家领头企业就宣布成立了新的量子技术与应用联盟 (QUTAC) 。该联盟包括巴斯夫、宝马、勃林格殷格翰、博世、英飞凌、默克、慕尼黑再保险、SAP、西门子和大众。这些企业将共同研发用于技术、化学和制药、保险和汽车等工业应用领域的量子计算，为其“成功产业化”奠定基础。
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▲十家德国公司希望共同开发量子计算机的应用程序。图源：dpa
宝马首席执行官奥利弗·齐普斯（Oliver Zipse）在QUTAC成立之际提及：“量子计算是最有前途的未来技术之一，可以彻底改变从材料研究到自动驾驶的应用领域。德国和欧洲需要一个强大的量子计算生态系统，以便在技术上与时俱进并保持全球竞争力。”
理论上，量子计算技术可以用于多种用途：模拟气候变化、发现新材料、协助制药公司开发药物、更好地评估保险风险、控制交通流量、加密或解密通信、使人工智能更智能，甚至能更有效地合成用于肥料的氨，等等。
德国也没有放弃打造“德国制造”的高性能量子计算机。围绕慕尼黑大学和慕尼黑工业大学的“慕尼黑量子谷”计划也在进行中，弗劳恩霍夫协会、马克斯-普朗克学会及合作企业在齐头并进地研发量子计算机。与此同时，欧洲“Open Super Q”项目的专有量子计算机将在于利希研究中心（Forschungszentrum Jülich）完成，其中包括法国和奥地利的技术。
德国现有的量子技术运用已经有不少成功案例。比如位于乌尔姆的初创公司NVision就可以在不使用放射性造影剂的情况下进行肿瘤诊断。他们使用了一种类似糖的活性成分，通过使用量子技术，将它发出的信号放大一万倍，这样就能在磁共振断层扫描仪中看到癌细胞。新的量子计算机的启动，将能确保量子技术的成功案例在德国越来越多。
未来布局
量子计算机仍处于起步阶段，一旦能够大规模生产和应用，必将掀起一场新的工业革命。
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▲量子计算机的市场在2030年会达到650亿美元的规模。图源：德国商报根据波士顿咨询公司的预测制图
IBM已经宣布，到2023年要推出具有1000个量子位的、稳定且经济实用的量子计算机。除了硬件之外，应用领域的算法和程序开发也有相当的潜能和空间。
寰球各国在量子计算方面的竞争也如火如荼，谁掌握了技术，谁就能制定标准，获得该行业的“话语权”。美国目前共有超过13家老牌公司在开发量子计算机或相关软件，其中包括谷歌和微软。中国也在这项技术上投入了巨资。
2020年中科大潘建伟教授等人构建的基于76个光子的量子计算原型机“九章”完成高斯玻色取样只需200秒。 、 、
目前，德国为自己制定了一个“小目标”，要在德国国内拥有多台量子计算机，并将埃宁根发展成为欧洲的“量子中心”。未来，我们将会看到量子计算领域的更多突破。
