實用有待突破 前景不可限量

量子有多火？去年底，谷歌發布量子芯片“威洛”（Willow）后，谷歌母公司Alphabet一夜之間市值大增1120億美元。不只谷歌，整個量子板塊集體暴漲，充分顯示資本市場對量子商業前景的看好。在我國，科大國創軟件股份有限公司、科大國盾量子技術股份有限公司等幾大企業在谷歌發布會后，開盤漲幅均超過6%。

那么，量子計算距離商業化還有多遠？

日前，賽迪顧問股份有限公司發布的報告顯示，2024年，量子計算領域突破性產品層出不窮，量子優勢頻現，量子算力等新概念逐漸為業界所熟知，量子計算的商業化路徑及其大規模應用前景日漸清晰。2025年，我國量子計算產業規模將持續迅速上升，預計保持30%以上的增長率，市場規模將達到115.6億元。從長期來看，隨著超導量子、光量子技術的不斷突破和量子原型機走出實驗室面向應用，我國量子計算產業規模占比還將持續呈現增長態勢。

實現量子優越性

量子計算的基本計算單元為量子比特，它與經典計算機中的比特具有相同功能，即存儲與處理數據。

“量子比特遵循量子力學原理。不同于經典比特只能處于0或1的狀態，量子比特可以同時處于0和1的疊加態。此外，量子比特還具有相干性和糾纏性。”科大國盾量子技術股份有限公司量子計算云平臺負責人儲文皓對筆者說，這些特性使量子計算從原理上不同于經典計算系統，在處理特定問題時，計算速度可實現指數級提升。

整體來看，量子計算的核心優勢在于并行處理能力。傳統計算機在處理復雜問題時，往往需要耗費大量的時間和資源，而量子計算機能夠通過量子疊加和糾纏的特性，在同一時間內進行大量計算。這使得量子計算在解決某些特定類型的問題時，具有顯著速度優勢。

據介紹，目前量子計算比較主流的技術路線包括超導、光量子、離子阱、中性原子和硅半導體等。2019年美國推出的超導量子計算原型機“懸鈴木”，2020年中國推出的光量子計算原型機“九章”實現了量子優越性。2021年，66比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”研制成功，使我國率先成為在超導量子計算和光量子計算兩條技術路線上實現量子優越性的國家。

中國信息通信研究院發布的《量子計算發展態勢研究報告（2024年）》顯示，全球量子計算論文發表量在約10年時間里增長了4倍，其中美國和中國占據前兩位。在專利申請方面，中國占比最高，為39%，美國以28%位居其后。

尤其值得一提的是，我國在量子通信網絡建設、運行維護服務以及網絡應用開發等方面取得顯著進展。

展現巨大應用潛力

作為一項顛覆性技術，量子計算在金融、材料科學、人工智能等領域也展現出巨大潛力。

賽迪顧問股份有限公司數字轉型研究中心副總經理于凱迪介紹，量子計算的典型應用領域包括金融、化工、制藥等，尤其“量子+金融業”經濟價值釋放時間早，潛在價值大。中國人民銀行等七部門聯合印發的《推動數字金融高質量發展行動方案》明確提出，探索運用邊緣計算和量子技術突破現有算力瓶頸，為金融數字化轉型提供精準高效的算力支持。

量子技術正在向金融的各個領域延伸。比如，傳統技術在處理大型數據集和復雜條件時面臨挑戰，量子算法可以通過同時探索多種場景，有效處理這種復雜性。高盛公司試驗使用量子計算加快計算風險調整后的收益，從而優化大型投資組合，并探索使用量子計算提高預測模型的精準度，進而增強風險管理能力。摩根大通公司與美國國際商用機器公司（IBM）合作探索量子計算在更準確計算風險價值方面的潛力。此外，金融行業越來越容易受到網絡威脅。量子機器學習可以比傳統方法更準確地識別交易數據的模式和異常，從而增強欺詐檢測能力。

于凱迪預測，2025年，金融機構和科技公司將合力探索“量子計算+金融”的應用創新。

2025年，量子計算和人工智能（AI）兩項顛覆性技術有望迎來深度交匯。二者的結合將突破計算與智能的簡單疊加，量子計算將在實際特定任務中為AI帶來能力增強。AI大模型參數數量龐大，尋找最優參數是一個高維優化問題。傳統方法在面對大規模參數空間時，容易陷入局部最優解，難以找到全局最優解。同時，在模型構建過程中，不同的網絡結構對AI性能有重大影響，需尋找更適合特定數據和任務的模型結構以提升模型泛化能力。量子計算為解決這些難題提供了新方案，可以支持“求解組合優化+高維搜索”，提升模型泛化能力和決策準確性。

儲文皓認為，量子計算在藥物發現等領域的應用前景廣闊。他說，從靶點發現、化合物篩選、臨床試驗到最終上市，每個階段都面臨巨大挑戰。傳統的藥物研發方法往往依靠實驗室實驗和計算模擬，但這些方法在處理復雜生物系統時，常常效率低下且成本高昂。量子計算能夠對分子系統進行高精度模擬。通過量子計算，研究人員可以更準確預測分子之間的相互作用，從而優化藥物分子的結構。量子計算還可以用于虛擬篩選，通過量子算法對化合物庫進行分析，識別出與靶點蛋白質具有良好結合能力的化合物，這對藥物研發意義重大。

有望改變游戲規則

談到量子計算如何走向更廣闊的市場空間時，儲文皓分析，量子計算技術尚未達到廣泛應用的成熟水平。量子計算機的穩定性、可擴展性和糾錯能力等方面仍需進一步提升。此外，量子算法的開發和優化也需要更多探索。

盡管充滿挑戰，業界對量子計算發展的前景仍然充滿信心。

谷歌量子人工智能團隊創始人兼負責人哈特穆特·內文曾稱，在收集經典機器無法獲取的訓練數據、訓練和優化某些學習架構等方面，量子計算都是不可或缺的。量子計算能幫助人們發現新藥物、為電動汽車設計更高效的電池，以及加速核聚變和新能源替代方案的進展。許多改變未來游戲規則的應用，在經典計算機上是不可行的，有待于用量子計算來解鎖。

“2025年，量子計算將步入研發和應用雙向驅動窗口期。”于凱迪在分析量子計算的發展趨勢時說，第一，量子算力將與經典計算資源（通算、超算、智算）走向深度融合，形成量通融合、量超融合、量智融合的“異構融合”體系。2025年，量子產業有望突破硬件穩定性、算法優化及兼容性等挑戰，初步構建起多層次、適應性增強的異構算力生態系統。第二，企業、高校院所仍是量子計算領域主要力量。但量子計算領域的參與主體也將更加多元，除了當前活躍的大型科技企業和初創公司，更多類型的主體將涌入這一前沿科技領域。第三，量子計算云平臺將進一步提升量子計算機硬件與經典云計算軟件、通信設備及IT基礎設施的接入能力。

隨著量子技術的發展，量子領域也逐漸有了更多標準。2024年3月，我國發布首批量子測量領域國家標準。由全國量子計算與測量標準化技術委員會歸口管理、中國計量科學研究院和中國科學技術大學牽頭制定的6項國家標準通過國家標準化管理委員會批準正式發布，并于當年10月1日開始實施。這6項國家標準提供了量子測量領域的基本術語和定義，規范了光學頻率梳、光鐘、單光子源、原子重力儀等核心產品性能測試方法，以及量子精密測量等領域里德堡原子制備方法，為我國量子測量領域科技、產業、標準化協同發展奠定了堅實基礎。儲文皓介紹，目前量子領域標準制定工作正在隨著技術的演進穩步推進。