全球量子計算的競爭愈發激烈，中國雖然在量子計算硬件系統上落後歐美先進國家，但在軟件層面卻不落下風。
但這一狀況（硬件落後但軟件不弱）讓人聯想到了中國工業軟件慘痛的發展歷史。20世紀八十年代，中國在工業軟件在發展初期也是自成體系，與國外先進水平差距並不大。但三十年後，中國的工業軟件已成為短板之中的斷版，再無追趕歐美的可能。
2018年的中興事件讓世人瞭解了中國在尖端芯片領域被美國人卡了脖子。但實際上，如果美國人停止供應工業設計軟件，那麼中國每年進口的數百億芯片都不過是硅土。這才是中國製造業最大的短板。
這段歷史和量子軟件有什麼關係呢？
中國的量子軟件目前是一流世界水準，但在與谷歌、IBM、英特爾這類國際巨頭的競爭下，也充滿危機。
中國量子軟件的危機在哪？
前車之鑑！中國工業軟件失落的三十年
當許多人都在沉迷工業互聯網、人工智能、大數據來推動製造業轉型升級的時候，很少有人意識到這些概念最內核的就是工業軟件。但發展自主的高端CAD、CAE軟件，已經成為人們心中認定的不可能之事。
20世紀80年代初，中國人對工業軟件的認識幾乎是零。伴隨著昂貴的IBM大型機、VAX小型機、Apolo工作站的引入，上面附帶的某些CG、CAD軟件才讓國人認識到了工業軟件。
最早能引進這些昂貴的計算機的研究所或高校，也就由此開始了模仿和開發工業軟件的征程。
清華大學、浙江大學、華中科技、大連理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先後開展CAD/CAE軟件自主研發，取得了一些研究成果，包括中科院的飛箭、
鄭州機械所的紫瑞、大連理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商業化和大企業自用軟件。
一時間，中國的工業軟件發展自成一派，好不熱鬧。
但在2011年之後，由於國家相關部門並不對屬於基礎科研的工業軟件研發進行補助，國家對三維CAD研發的資金投入幾乎沒有。
而隨著設計研發數字化主流技術的發展轉向三維CAD/CAE一體化，由於國家對此重視不足，整個行業對三維CAD/CAE的資金投入強度一直非常低。
在十五、十一五期間，在三維CAD軟件研發方面的總投入大概在4000萬—5000萬，CAE則主要通過國家自然基金委的一些項目，一年可能有一千萬左右的投資。
再加上十二五兩化融合的一些間接性的促進，在三個五年計劃之中，國家對三維CAD/CAE等核心工業軟件研發的投入不足2億人民幣。
相比較全球最大的CAE仿真軟件公司Ansys，2016年的研發投入為3.5億美元，大約為20億人民幣。
一個CAE公司一年的研發投入>一個國家15年的全部投入
這直接導致國產工業軟件不在發展迭代，國外工業軟件長驅直入。
而在最近幾年，當工業4.0變成德國的國家名片，智能製造到了舉國熱浪的階段，人們重新認識到，工業軟件在其中舉足輕重的作用。
然而，中國曾經有過起步發展的CAD/CAE軟件，卻早已經陷入“失去的三十年。
量子軟件是什麼？
軟件是連接人與機器的橋樑，只有通過軟件，我們才能發揮機器的作用。
這一點量子計算機與經典計算機沒有差異。如果沒有軟件，我們的手機、電腦就是一塊鐵疙瘩，而沒有軟件支持的量子計算機，可能也就是一堆昂貴的鐵疙瘩。
從這張荷蘭代爾夫特大學繪製的量子計算架構圖來看，完整的量子計算機不僅需要底層的芯片、中層的控制系統，更需要上層的量子軟件與量子算法。
計算機的功能雖然強大，但在最底層的機器層面它只能識別0和1。
為了讓計算機能夠實現如此多的應用，科學家們發明了一系列複雜的算法、編譯器、編程語言、應用軟件等等。
而為了讓人們能夠實際操作量子計算機，科學家們借鑑經典計算機的軟件架構為量子計算機設計了相應的軟件程序。
例如，量子編程語言可以簡單的理解為一種量子計算機和人都能識別的語言，讓程序員能夠準確地定義計算機所需要使用的數據，並精確地定義在不同情況下所應當採取的行動。量子編程框架可以構建、運行和優化量子算法。量子應用軟件可以直接處理實際的應用問題。
雖然通用型量子計算機還未落地，但科學家通過在經典計算機上模擬量子計算機的運行方式，已經實現了對量子編程語言、量子編程框架、量子指令集等底層系統軟件的開發，並且可以在現有的量子計算機上正常運行。
目前，全球主要的量子計算公司都已經推出了各自的量子軟件。
例如，微軟推出了量子編程語言Q#，量子編程框架QDK；而IBM、谷歌也分別有Qiskit和CirQ。
同時，部分公司或機構也正在從事基於應用層面的量子軟件開發。但由於現在的量子計算機比特位數較少，還無法實現超越經典計算機的加速功能。
中國的量子軟件水平如何？
一流！但危機不斷！
雖然在經典計算時代，我國的軟硬件水平全面落後於歐美先進國家。但在量子計算時代，我們卻絲毫不落下風。
從上面那張圖可以看到，在量子計算軟件領域，我國的本源量子、華為，同國外巨頭相差無幾。
本源量子不僅擁有完全自主知識產權的量子編程語言QRunes、量子編程框架QPanda、量子指令集OriginIR，還開發了量子化學應用ChemiQ。而華為同樣有諸多量子軟件產品。
本源量子首席科學家、中科大教授郭國平表示，我國爭做量子軟件領頭羊有先天優勢。
“因為軟件對工業基礎依賴不強，這是重新洗牌的過程。而且我國產業門類齊全，應用場景廣闊。隨著國內各項技術取得突破，也逐漸擺脫了傳統信息產業缺芯少魂、沒有自主操作系統和軟件的困境。同時我國具備人才優勢。”
北京理工大學軟件學院副教授閆懷志說：“量子計算產業還在萌芽狀態，離形成穩定、完善、成熟的生態系統甚遠。越如此，越要提早謀劃、搶佔先機，與量子硬件等基礎設施一起，形成以我國自主知識產權為主導的量子計算生態體系。”
危機不斷
基礎研究亟待政策扶持
在量子軟件領域，同樣可能因為政策缺失而失去三十年！
整個量子計算目前仍處於發展早期階段，據專家預測，能夠實際應用的專用型量子計算機仍需5-10年才能落地。
所以量子計算的軟硬件研發仍屬於基礎研究階段，而這也是亟需政策扶持的時期。
目前，世界重要國家紛紛開展了國家級量子科技戰略佈局，在進行頂層規劃、研究應用佈局的同時大幅增加投入。
英國於2015年正式啟動“國家量子技術計劃”，目前已累計投資超過5億英鎊建立量子技術研發中心；德國在2018年提出“量子技術——基礎到市場”框架計劃，擬投入6.5億歐元促進量子技術發展與應用；歐盟2016年發佈投資總額超過10億歐元的“量子宣言”旗艦計劃，並於2018年10月啟動首批19個科研類項目。美國在2018年通過《國家量子行動計劃(NQI)》法案，計劃在四年內增加量子信息科學領域12.75億美元投資，同時發佈《量子信息科學國家戰略概述》，以確保美國在量子技術時代保持領先。
我國也應對量子計算領域進行同等水平的政策扶持。
認識不足或導致錯失良機
我國學界和業界還沒有充分意識到量子軟件的重要地位。
量子計算機高性能的發揮，要根據不同問題有的放矢設計相應算法。
此前，國際上已在無結構數據庫搜索和因數分解等方面取得進展。
郭國平反覆強調，軟件和硬件要協同發展。“我們現在還能看到國外巨頭在量子計算的山頭上跑，沒有跟丟。”“等他們把堡壘建好後再進攻就很被動。”
國內量子計算從業者的擔憂不無根據，去年6月，微軟聯合谷歌推出在線付費課程，教授初學者編寫簡單的量子算法和代碼。在郭國平看來，微軟試圖在全球範圍內搶佔和收割用戶，建立量子操作系統和量子軟件標準。
就如同20世紀80年代初，微軟和英特爾攜手成立的“Wintel聯盟”通過核心處理芯片和操作系統，從而長期主導全球信息產業。
慣性思維使國內量子軟件遇冷
國產量子軟件不僅要面對國外巨頭的圍剿，還要克服國內用戶的慣性思維。
由於在經典計算時代的落後，用戶對國產量子軟件仍缺少認知與信心。
本源量子在去年2月就推出了完全免費的量子計算教學視頻，比微軟早了三個月，但沒什麼人關注，而微軟的課程上線後卻得到了國內人士的大量轉發和點贊。
據郭國平介紹，一些高校研究者寧願掏錢購買國外程序包也不願用本源量子贈送的程序包。儘管國外擁有的功能我們也能實現，但使用習慣導致人們更依賴國外量子軟件產品。
如何破局
中國的量子軟件目前處於世界一流水平，但如果缺少對於研發的政策扶持與用戶習慣的培養，同樣可能重蹈工業軟件失去三十年的覆轍。那是每一個國人都不想看到的，畢竟如果量子軟件出現短板，將會制約我國量子計算總體發展。
但是如何破局也是顯而易見的！
目前，量子軟件仍處在發展的起步階段，我國憑藉中科大、中科院軟件所等科研院所的理論研究以及本源量子、華為等市場化企業的積極探索，已經形成了一批具有完全自主知識產權的量子軟件產品。
此時，只要在產業政策、科研項目、用戶推廣上予以支持，持續對量子軟件的研發進行投入，形成政府引導、企業主導、市場參與的良好局面，就能持續提升我國量子軟件的競爭力。
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