碳基|阿里达摩院：2021十大科技趋势！( 二 )

趋势二：后“量子霸权”时代，量子纠错和实用优势成核心命题

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2020年为后”量子霸权”元年，世界对量子计算的投入持续上涨，技术和生态蓬勃发展，多个平台异彩缤纷。这一潮流将在2021年继续推高社会的关注和期待，量子计算的研究需要证明自身的实用价值；业界需要聚焦“后霸权”时代的使命：协同创新，解决众多的科学和工程难题，为早日到达量子纠错和实用优势两座里程碑铺路奠基。

2020年为后“量子霸权”元年，世界对量子计算的投入持续上涨，技术和生态蓬勃发展。超导领军团队宣布了通往1百万比特的规划；其他平台也异彩纷呈。离子阱则通过系统集成和容错部件上有力演示，证明了和超导同台技艺的潜力。声子-超导混合比特也跻身业界采用的平台。如上潮流将在2021年继续涌动，多管齐下，奔向“后霸权”的两个里程碑：量子纠错和实用优势。演示纠错的系统必须同时达到“多比特”、“高精度”和“高连接度”：至少几千个高质量、强关联的比特。量子比特数一直为大众关注重点；但只以比特数来衡量量子计算芯片的质量，好比“论画以形似”一样天真。“高精度”要求两比特的基本操作接近完美， “高连接度”要求比特以网格或更复杂的结构相互作用。

除了增量式进步外，2021年有望见证在这些维度上突破性的创新。比如基于新型设计的超高精度超导比特和扬弃目前线性结构的可扩展的2维离子阱。超导的另一场扬弃也可能在2021年播下种子：低温电子学的成熟将使得庞大和昂贵的室温电子学开始走向末路。

实用优势的探索将继续以模拟物理为主流，借助模拟对错误的宽容。冷原子和量子煺火系统等模拟量子计算平台有望连同数字平台一起，继续产生鼓舞人心的进步。 2021量子计算开源项目将以广泛和深入的贡献，大大降低学习和研究的成本，加速创新，并消减非科学因素撕裂量子社区的风险。量子计算还属于科学和工程并重的研究阶段，各个地区的科学家需要继续开放性研究，相濡以沫，携手合作。这是我们的信念，也是我们对2021年量子世界协同和平的祈愿。

趋势三：碳基技术突破加速柔性电子发展

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柔性电子是指经扭曲、折叠、拉伸等形状变化后仍保持原有性能的电子设备，可用作可穿戴设备、电子皮肤、柔性显示屏等。柔性电子发展的主要瓶颈在于材料——目前的柔性材料，或者“柔性”不足容易失效，或者电性能远不如“硬质”硅基电子。

近年来，碳基材料的技术突破为柔性电子提供了更好的材料选择：碳纳米管这一碳基柔性材料的质量已可满足大规模集成电路的制备要求，且在此材料上制备的电路性能超过同尺寸下的硅基电路；而另一碳基柔性材料石墨烯的大面积制备也已实现。
【碳基|阿里达摩院：2021十大科技趋势！】
尽管折叠屏手机已经不是多么新鲜的事物，但我们世界的电子设备目前仍以“硬材质”为主导，柔性电子技术才刚刚起步。

柔性电子通过将电子器件制作在柔性基底上，使电子器件在经受弯曲、折叠、扭曲、压缩、拉伸、甚至变成任意形状后，仍可保持原有性能。柔性电子是一场全新的电子技术革命，将在发光显示、能源装置、电子标签、电子皮肤等方面改变人类的生活方式。

柔性电子发展的主要制约因素是材料。目前多数的柔性电子应用场景，是对硅进行柔性化处理——硅在变得非常薄且尺寸非常小之后，会具备一定的柔性。但随着硅基半导体器件尺寸逼近物理极限，这一方法已日趋贴近天花板。其他的柔性材料还包括有机材料，以及将有机材料和无机材料相结合。然而，利用这些材料制备的柔性电子，距离硅基器件存在显著的性能差距。