“算力時代”中國量子計算進階

中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”運行以來，已為全球143個國家和地區的用戶成功完成超50萬個量子計算任務，全球訪問量突破2900萬次，刷新我國自主量子算力服務規模紀錄。

當前，全球科技競爭已進入“算力時代”，量子計算作為顛覆性技術，正加速從理論走向應用。在這場關乎未來的科技競賽中，中國量子計算團隊通過自主創新，成功實現了從跟隨者到并跑者的跨越。

同臺競技的底氣

根據安徽省量子計算工程研究中心數據，中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”自2024年1月6日上線運行以來，已為全球143個國家和地區的用戶成功完成超50萬個量子計算任務，全球訪問量突破2900萬次，刷新我國自主量子算力服務規模紀錄。

“本源悟空”由本源量子計算科技（合肥）股份有限公司自主研發。作為我國先進的可編程、已交付超導量子計算機，“本源悟空”完成的量子計算任務覆蓋領域已從基礎科研延伸至流體動力學、生物醫藥、金融科技等產業場景。數據顯示，在“本源悟空”的境外用戶中，美國、加拿大等量子技術強國訪問頻次持續領先，其中美國用戶訪問量穩居境外第一。

2024年10月，我國科研團隊依托“本源悟空”完成全球最大規模量子計算流體動力學仿真。今年初，“本源悟空”超導量子算力接入金融量子云實驗平臺，探索金融領域更高效的問題解決方案。今年5月，依托“本源悟空”量子計算機真機，本源量子研究團隊推出分子對接預測應用、藥物毒性預測應用和藥物相互作用預測應用，為新藥研發設計相關環節提供更快捷準確的路徑。

在此技術積累基礎上，本源量子進一步向醫療健康領域拓展量子人工智能應用場景：國內某三甲醫院近期與團隊達成合作，以“本源悟空”為計算后端，重點攻關量子人工智能在MRI（核磁共振）圖像重建領域的應用。傳統MRI成像技術因受限于經典計算機算力，存在成像速度慢、圖像質量與加速效率難以平衡的臨床痛點。量子人工智能的介入，以量子經典混合神經網絡架構，對MRI原始數據進行高效重構，提升圖像重建精度。

安徽省量子計算工程研究中心主任郭國平表示：“‘本源悟空’的背后是量子芯片設計工業軟件、測控系統、極低溫環境支撐系統等量子計算機全棧技術的自主突破，讓我們有底氣在全球量子競爭中‘同臺競技’?！?/p>

產業化起航

在科技飛速發展的今天，算力正成為越來越重要的資源，而量子計算技術有望實現算力的大幅度提升，也正逐步從實驗室走向產業化。

量子是現代物理的重要概念，用來描述很多看起來連續的物理量在微觀世界都會出現的不連續分離化情況。比如，光在微觀世界就會變成一份份不可分割的最小單位光量子。這些最小單位具備很多神奇的特性，量子計算就是活用了量子的疊加效應。

量子比特作為量子計算中用于編碼數據的基本信息單位，與經典計算機中只能表示0或1的二進制位比特不同。量子疊加導致的不確定性，讓量子世界處在“不一定是0，也不一定是1，二者皆有可能”的狀態，因此量子比特可以同時處于0和1的疊加狀態。一塊有n個量子比特的芯片，能在同一時間包含2n個數據，相較于二進制比特在某些方面有顯著的優勢。

“現有計算機的一個CPU核，在某一時刻，只能處理一件事情。而量子計算機，在某一時刻，卻能同時處理2件以上的事。假定一個量子比特可以同時處理兩件事，2個就可以辦2×2件事，3個就可以辦2×2×2件事……例如，‘本源悟空’共有72個量子比特，也就是說，這臺量子計算機可以在某一時刻，同時處理272件事情。這種疊加特性使得量子計算機能夠并行處理大量數據，在處理大規模數據和復雜運算時具有指數級的優勢?！北驹戳孔痈笨偛酶]猛漢介紹說。

“如果拿量子計算機處理數據的能力與電子計算機相比，就好比電子計算機與算盤的區別?！卑不帐×孔佑嬎愎こ萄芯恐行母敝魅乌w雪嬌表示。

目前主流量子比特技術路線包括超導、離子阱、光量子和中性原子等。其中，超導量子計算技術主要利用超導材料制成的電路在極低溫下呈現出的量子特性。由于可以依靠目前已經成熟的半導體制造工藝，超導量子計算更易于集成和擴展，因此超導路線在商業化進程中處于領先地位。

“我國已在超導量子計算技術路線實現全鏈條自主可控，先后攻克中國第一套自主量子計算測控系統、第一個自主量子計算機操作系統、第一條自主量子芯片生產線等關鍵節點，初步構建起完整的自主技術體系?！壁w雪嬌說。

除了技術上接連突破，量子計算產業也獲得資本市場青睞。根據創業投資和新興科技行業數據服務商IT桔子的最新數據，2025年以來，全球量子計算相關領域投資金額已經達到28.57億元，較2024年全年的10.51億元翻倍。

“用起來”是關鍵

在量子計算快速發展的同時，業內專家也指出，量子計算目前仍處于含噪中等規模（NISQ）階段，距離大規模落地應用還有一定距離。

趙雪嬌認為，雖然國內已有企業正在推動量子計算機落地，但制造出量子計算機只是一個開始，關鍵是要“用起來”。

“企業基于其領域的應用場景，發現計算的瓶頸問題，并反饋給量子計算公司，量子計算公司針對問題或需求設計量子算法并在真機上測試運行，根據結果改進量子計算機性能，這樣才能形成可持續發展的產業生態?！备]猛漢表示。

在量子計算的應用前景上，趙雪嬌認為，加速量子計算進一步落地，使其成為驅動生產力發展的關鍵力量，還需要從核心技術攻關、產學研協同、人才培養儲備等方面協同發力。

今年1月，由南方電網牽頭，中國科學技術大學、中國電氣裝備西安西電高壓開關有限責任公司等單位聯合研制的全球首套±800千伏特高壓直流量子電流傳感器成功落地，標志著量子測量技術在電力系統實現應用。

今年5月，國儀量子技術（合肥）股份有限公司發布了自主研制的鉆石單自旋傳感器、量子磁力儀、微波場強儀等量子傳感器。

“我們一邊在實驗室里探索前沿科技，把測量精度指標不斷提高，一邊探索豐富應用場景?！卑不帐×孔泳軠y量技術制造業創新中心主任、國儀量子技術（合肥）股份有限公司董事長賀羽說，比如在醫療領域，測量心臟磁場的儀器可以對冠心病進行早篩；在工業領域，可以與鋰電企業合作進行原材料質量的篩選控制。

業內人士認為，目前，量子計算依舊處于早期發展和產業化初期階段，距離商業化應用還有很長的路要走，需要產學研各界長期共同努力。量子計算發展大致可分為三步：第一步是實現“量子計算優越性”，第二步是研制專用量子模擬機，第三步是在量子糾錯的輔助下研制可編程通用量子計算機。

“我們剛剛進入第二階段，科學家們正致力于構建專用量子模擬機，期望在未來3年到5年內能夠解決一些具有實際應用價值的關鍵問題?！敝袊茖W院量子信息與量子科技創新研究院教授姚星燦說。

“量智融合”新探索

同樣值得關注的是，人工智能與量子計算正在逐漸融合，這兩個最熱門的未來賽道將交匯出一幅新圖景。

“量智融合的核心不是單向技術疊加，而是多領域、多學科的橫向連接，通過協同創新實現非線性增長?！敝袊こ淘涸菏看鳝偤１硎?，一方面，量子計算有望突破當前AI模型訓練的算力瓶頸，提升算法效率；另一方面，人工智能可在量子控制、誤差校正、算法設計等方面反向賦能量子技術，為量子系統的穩定性和可擴展性提供新路徑。

“過去五年，人工智能技術特別是生成式AI的爆發，讓我們看到計算模式出現了很多顛覆性發展；未來5年，量子計算很可能從實驗室走向應用，所以，人工智能與量子計算的融合有望成為必然趨勢?！敝袊茖W院計算技術研究所研究員孫曉明說。

清華大學教授、北京量子信息科學研究院副院長龍桂魯認為，當前量子信息與人工智能的結合有兩個方向：一是AI for Science（科學智能），例如去年谷歌就用量子人工智能優化了糾錯碼；二是量子計算賦能機器學習，未來，隨著量子計算機的成熟，它將為AI提供算力支持。

當前，產學研各界均在加快“量智融合”方面的創新探索，并取得了不少成果。例如，浙江大學計算機學院百人計劃研究員盧麗強團隊采用混合專家模型提高校準質量，讓量子態區分度提升了25.5%；同時，基于卷積匹配的波形優化技術，使量子電路編譯速度提升158倍。上海交通大學肖太龍團隊率先將量子機器學習應用于單像素成像系統，突破了傳統算法依賴大量標記樣本的瓶頸，并通過實驗驗證了量子特征空間在低采樣率下的信息提取優勢。北京玻色量子科技有限公司（以下簡稱“玻色量子”）提出的基于相干光量子計算機的量子訓練方法，以量子采樣替代傳統吉布斯采樣方法，大幅提升了玻爾茲曼機的訓練效率。

“量子計算在制藥、金融、AI制造等領域有著廣闊的應用空間。特別是在制藥領域，通過‘量子+AI’的混合方法，能夠在龐大的化合物空間中高效篩選出針對特定靶點的分子，顯著降低了研發成本和時間?！辈Ｉ孔友邪l總監高奇說。

現在，越來越多的城市也在加入開拓“量智融合”未來產業新賽道的行列。目前，杭州、合肥都在推動量子計算融入AI生態，加速“量子+AI”技術落地。

“我們深刻認識到人工智能是底座，量子科技是躍遷力，兩者的融合正是搶占未來產業、未來話語權的關鍵路徑。”杭州未來科技城管委會黨工委委員勵波說，當前杭州構建了“1+3+X”的未來產業體系—以人工智能為基座，聚焦低空經濟、人形機器人、類腦智能三大風口，前瞻布局量子信息等“X”個前沿領域?！拔磥恚覀儗⒅攸c關注量子算法加速AI訓練、神經擬態計算等融合賽道，讓更多從0到1的成果涌現?！?/p>