去年日本在量子计算方面取得了质的飞跃，一口气推出了三台国产量子计算机。
据2024年2月26日《日本经济新闻》的报导，日本国内产学联合，集结了10家数字公司，准备在年内创立一家新企业，进军中性原子方式的量子计算机领域。
去年日本已经推出了三台国产量子计算机都属于超导方式的量子计算机。超导方式是目前普遍被看好的主要方式之一，但是超导方式有一个显著的弱点，即需要庞大的冷却系统，以便将量子芯片以及控制系统的温度冷却到绝对零度，即摄氏温度-273度。
量子计算的硬件方式
| 硬件方式 | 特征 | 海外厂家 | 日本厂家 | 主要成果 |
| 超导 | 门电路结构 微波带域 |
谷歌、IBM、Rigetti、OQC | 富士通 | IBM：433量子比特 |
| 离子陷阱 | 单一原子 理想光控制 |
IONQ、AQT、QUANTINUUM | 富士通 | IONQ：32量子比特 |
| 光量子 | 耐噪音 常温操作 |
Xanadu、PsiQuantum | NTT | Xanadu：216量子模式 |
| 半导体 | 门电路结构 高集成度 |
Intel、Quantum、 Motion | 日立 | TuDelft大学：6量子比特 |
| 中性原子 | 高集成度 常温操作 |
QuEra、PASQAL、ColdQuanta | 日立 | QuEra：256量子比特 |
表中这5种方式各有长短，并无胜负之分。因此，世界主要厂商并非押注在某一特定的方式，而是尽可能探索各种新的可能性。在日本，富士通公司就同时布局超导与离子陷阱方式，并且瞄准了纠错软件。NTT在光通信领域拥有非常坚实的底蕴，所以在光量子计算方面处于领先地位。
2023年下半年，量子计算领域在纠错技术与中性原子方式方面集中了更多的人气。前者关系到量子技术的特性，即由量子纠缠的不确定性引起的出错率问题。以现有的NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）即“含噪声的中等规模量子”算法，每100到1000个物理量子比特才能生成一位逻辑量子比特，所以在这种状况下，未来几年内出现的量子计算机的规模，预计无法超过1000个逻辑量子比特，即无法执行包含或超过约1000个门电路的运算。
反过来说，在NISQ算法下，要实现1000个逻辑量子比特，则硬件上必须实现100万物理量子比特。对于古典计算机的半导体工艺来说，可以轻松地在一个芯片上集成数十亿个门电路。然而，对于目前的量子计算技术来说，实现100万个物理量子比特，尚且是一件非常艰巨的任务。超导代表厂家谷歌把这个目标设定为2029年，离子陷阱代表厂家IONQ则设定为2028年。量子计算的其它几种硬件方式对逻辑量子比特的追求，暂且尚无明确的目标。
而中性原子方式之所以引起瞩目，是因为这种方式不需要大型冷冻机，控制系统可以在室温下进行，可以进行大容量计算。
因此，如果采用中性原子方式，扩大计算容量，再改进纠错算法，那么就可以加快量子计算机商用化的进程。日本进军中性原子量子计算的集结号就是在这种背景下吹响的。
日本军团的领军者是自然科学研究机构分子科学研究所（分子研）。该研究所2月27日宣布，为了下一代计算机“量子计算机”的商用化，将与富士通、NEC等10家国内外企业合作，在2024年度成立新公司。到2030年，将实现被称为“冷原子方式”即中性原子方式的新型国产量子计算机实用机。新公司将在分子研究所所在的爱知县冈崎市设立研发基地。产业界参与计划的10家公司中，包括日本政策投资银行，其通过提供经营经验等对项目开发提供支援。该项目参与日本政府的国家项目，通过产学合作，2026年完成试制机，2030年之前实现实用机。
自然科学研究机构分子科学研究所正在研制之中的中性原子量子计算机
冷原子方式（中性原子方式）的量子计算机，是分子研的大森贤治教授等人持续研究的独自技术。该技术不使用冷冻机而是利用独特的激光技术将金属“铷”的原子冷却到接近绝对零度，把排列好的一个个冷原子作为量子计算机的基本元件“量子比特”使用。因此，其控制系统可在室温下进行，不需要大型冷冻机。
大森教授的团队通过在平面上控制大量用于计算的高质量“量子比特”的“光镊子”技术和显微镜技术，仅6.5纳秒(一纳秒为十亿分之一秒)就能使两个量子比特之间产生“量子纠缠”。这是实现“超高速2量子比特门”的技术。值得强调的是，“2量子比特门”是实现量子计算机非凡计算速度的源泉，是非常重要的核心技术。大森研究室的“超高速2量子比特门”在2022年即实现了将传统的冷原子(中性原子)方式的2量子比特门一口气加速2个数量级，这种非连续性创新引领了世界。
冷原子(中性原子)方式虽然在实用化方面起步较晚，但在量子计算机的规模化方面具有优势，因而在2023年下半年以后受到科技界的瞩目。
量子物理学问世已经有100年，量子计算一直未能实现商用化的原因，是因为受到技术瓶颈的限制。最近几年，这些技术瓶颈相继被突破，分子研究所大森研究室的“超高速2量子比特门”技术就是其中之一。
拥有这些技术优势和核心能力，只要建立与产业界合作的机制，便可以让科研成果转化为科技产品，从而实现商用化。进军中性原子方式以后，日本在量子计算的五种主要硬件方式里，不再有空白，成为全面布局量子计算的量子先进国家。
供稿 / 戴维
编辑 JST客观日本编辑部
