瞭望 | 量子计算突围路线图

　　量子计算的胜负，不取决于某一台机器的参数，而取决于一个国家能否构建可持续演进的全栈生态

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　　文 |《瞭望》新闻周刊记者 何曦悦

　　全球量子计算竞赛进入白热化。

　　这场被视为引领新一轮科技革命与产业变革的战略竞赛，正迈出实验室，走向产业化的关键路口。

　　中国量子信息科学奠基人、中国科学院院士郭光灿认为，经过奋力追赶，中国量子计算产业已从跟跑中站稳脚跟，进入第一方阵。全球量子计算核心技术竞争，本质是技术突破、供应链安全与标准制定的综合较量。当前，美国正通过供应链管控巩固优势，欧盟、日本也在加紧布局争夺标准话语权。这对我国研发速度与产业链协同提出前所未有高要求，中国产学研各界要更加坚定地凝聚起“自主可控”的核心共识。

　　量子计算的胜负，不取决于某一台机器的参数，而取决于能否构建可持续演进的全栈生态。多位受访专家认为，当前，量子计算的技术路线尚未收敛，中国要聚焦量子芯片、测控系统与操作系统等关乎发展主动权的“必备能力”，从产业规律与实践出发，构建覆盖软硬件核心技术的能力体系，争取战略主动。

　　多国将量子计算上升为国家战略

　　美国、欧盟、日本等已将量子计算上升为国家战略，通过立法、巨额投资与国际协作展开系统性布局。美国出台《国家量子倡议法案》，在七年内累计投资达60.78亿美元；欧盟通过“量子技术旗舰计划”，在2018～2027年十年间计划投入约11亿美元；日本将2025年定调为“量子产业化元年”，投资1.05万亿日元；2025年韩国也划拨了1980亿韩元预算投入量子科技。

　　各国均以全链条突破为目标，聚焦量子计算发展的关键支撑环节——量子芯片系统、量子计算测控系统、量子计算环境支撑系统（简称“三硬”），以及量子操作系统与软件、量子计算云平台、量子计算应用软件（简称“三软”）六大核心能力，加速抢占量子科技制高点。

　　美欧等围绕六大核心能力，加快推进产业布局。

　　以操作系统为核心构建生态。美欧企业及联盟将操作系统作为生态核心，如IBM的Qiskit、谷歌的Cirq、欧盟“量子互联网联盟”的QNodeOS，通过开源框架、软件层等推动技术标准化与生态协同。同时，加快产业布局，IBM聚焦超导路线，推出“夜鹰”“秃鹫”等系列处理器；美国量子计算初创公司PsiQuantum积极布局百万量子比特级容错计算，建设大规模低温工厂。

　　通过云平台快速扩张，聚焦重点产业加速应用探索。美国IBM量子云平台已服务近300家《财富》世界500强企业，用户规模达60万；欧盟则通过整合六国超算资源建设“欧洲量子计算机网络”，强化算力支撑。美国在高盛、默克等企业推动下，探索金融、化工领域算法，欧盟开发量子材料模拟软件，服务新能源产业。

　　中国量子产业以“自主可控”为底线，通过“软硬件协同+生态培育”构建全链条能力，在六大核心能力领域取得多项自主成果。中国超导量子计算机已为全球用户完成量子计算任务，量子计算测控系统、稀释制冷机等关键设备打破国外长期技术垄断，实现核心硬件自主可控。

　　在软件层，中国正加速构建自主技术栈与工具生态，并积累起关键实践经验。

　　中国科学技术大学教授郭国平介绍，坚持软硬件协同攻坚是核心做法之一。我国自主量子计算机操作系统“本源司南”与“本源悟空”量子计算机实现深度适配，形成了全链条自主可控的技术体系，为不同技术路线的量子硬件提供统一软件支撑。该系统已实现量超智融合，能高效管理量子算力，并配套形成覆盖全流程的开发工具链。

　　构建“工具链+开源社区”的生态培育模式，是另一项可复制的实践经验。通过QPanda量子计算编程框架、QRunes量子编程语言等工具降低开发门槛，并联动产学研力量扩大开发者群体。同时，依托量子云平台推进普惠算力服务，让金融、生物医药等行业用户低成本接入，加速应用场景探索。

　　我国量子计算云平台发展迅速，成为降低量子算力使用门槛、推动技术普惠与商业化探索的核心载体。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员林志荣说，我国的量子计算云平台在生态构建与市场接入方面加快迭代，影响力持续扩大。以接入国家超算互联网的“本源悟空”平台为例，其访问量已超4000万次，覆盖全球超160个国家和地区，正在金融、人工智能等场景中积累应用经验。

　　在量子应用软件领域，中国整体处于早期探索，但已形成“场景先行、试点突破”态势。据了解，我国科研团队已在自主量子计算机上完成了全球最大规模的量子计算流体力学（QCFD）仿真，证明了即便在当前硬件条件下，通过算法创新也能在工程科学中挖掘出实用价值。

　　安徽大学教授杨杨说，通过打造开源工具链、构建开发者社区，以及通过云平台提供“算力即服务”，中国正在不断降低量子计算的应用门槛。但也要看到，应用软件的深度发展，最终受限于硬件提供的量子比特规模与质量，下一步，要通过更多标杆案例验证场景，反哺硬件研发，培育用户生态。

　　直面技术、生态、标准三大挑战

　　综合受访专家意见，当前全球量子计算竞争的焦点集中在通用量子计算的实现，例如研发出1000+量子比特容错芯片，与量子计算生态的构建，如量子云平台的普及，而标准制定将成为决定产业话语权的关键。

　　核心技术壁垒、生态壁垒与标准壁垒成为量子计算需要攻克的核心。

　　核心技术壁垒源于量子计算极高的专业性。郑州大学教授郭海中说，量子芯片、测控系统、操作系统等关键环节，需要长期技术积累与巨额研发投入，且软硬件深度耦合，欧美通过数十年布局，已由IBM、谷歌等机构形成技术代差。相比之下，中国在高一致性量子比特制备、长相干时间控制、规模化集成制造工艺，以及底层软件与硬件协同优化能力方面仍存在短板，工程化与产业化经验不足。

　　量子芯片自主化之路挑战重重。清华大学教授刘玉玺称，全球超导、光量子等多条技术路线并行，原材料与高端设备的获取难度加剧。例如，先进光刻、超低温封装、精密加工等高端装备依赖进口，制约了高良率、大规模量子芯片的稳定制造。

　　测控系统如同“中枢神经”，目前不同厂商设备之间难以互联互通，软硬件接口难以统一，研发成果难以快速复用和规模推广，抬高了技术门槛与系统集成成本。

　　刘玉玺分析指出，三大硬件系统共同构成量子算力运行的基础载体，技术层面相互关联、相互制约，其自主化水平直接关乎整体产业安全。

　　生态壁垒源于软硬件协同的依赖性。杨杨说，全球领先企业通过构建“三硬三软”完整生态，形成用户黏性与技术护城河，比如IBM凭借芯片、Qiskit框架与云平台的协同，占据了全球大半开发者资源。相较之下，中国企业在通用软件工具链、开发者社区规模以及跨平台兼容性方面仍较薄弱，生态尚未形成“正反馈”循环，难以快速聚集全球用户与创新资源。

　　标准壁垒关乎产业主导权。美国、欧盟正积极牵头制定国际标准，以掌握未来发展的定义权。我国需提升在国际标准组织中的话语权，否则容易在未来产业规则中处于被动适配地位。

　　粤港澳大湾区（广东）量子科学中心研究员郑盛根说，三大壁垒将不断拉大头部与后发者差距，我国实现全链条自主可控的战略意义更加凸显。

　　集中力量攻坚三大“必备能力”

　　展望未来五年，郭光灿院士说，中国量子破局关键在于锚定全链条自主可控目标，聚焦“三硬三软”六大核心能力协同攻坚。

　　集中力量攻坚三大“必备能力”。电子科技大学教授邓光伟说，六大核心能力中，量子芯片、测控系统与操作系统是关乎发展主动权的“必备能力”，必须集中力量实现突破。环境支撑系统、云平台、应用软件则为“延伸能力”，可依托市场与地方资源协同补位。

　　南京大学教授于扬说，应从国家层面统筹协调，按“统筹攻关、产业培育、要素保障、开放合作”构建支撑体系，对三大“必备能力”实施“揭榜挂帅”联合攻关，引导各地形成差异化产业集群；科研机构聚焦“必备能力”筑牢源头创新，统筹多技术路线布局，完善“科研—工程化”协同模式；企业锚定市场需求推动成果转化，平台型企业打造全栈解决方案，“专精特新”企业补齐细分短板；地方政府立足资源禀赋精准定位，避免重复建设，强化跨区域协同。

　　强化核心技术攻关，培育“科研—产业”共享生态。郭光灿说，技术攻关的核心是，突破含噪声中等规模量子（NISQ）阶段向通用容错量子计算过渡的瓶颈，推动量子芯片走向规模化量产，并加速量子纠错等关键技术成熟。同时，依托“本源悟空”等自主量子计算机，强化量子云平台“量子+经典”混合算力输出能力，推动开源社区建设与产业联盟协同，形成“科研—产业”共享生态，在生物医药、金融等重点领域打造规模化应用示范场景，全面激活量子产业发展动能。

　　鼓励高校与科研机构开设交叉学科专业，加大软硬件协同的复合型人才培养。中国海洋大学教授顾永建正推动一项“从娃娃抓起”的人才计划——“娃娃”指的是理工科本科生。通过创办“量子人工智能微专业”，邀请企业工程师进课堂，送学生到产业一线实习，弥合学界与业界鸿沟，为产业的可持续发展筑牢根基。郭国平建议，构建多层次量子计算教育体系，推进校企联合订单式培养，重点培育兼具量子物理、经典软件与行业认知的复合型工程人才。