中國量子計算產業按下「加速鍵」

2024年12月25日，在安徽省合肥市知冷低溫科技有限公司的生產車間內，技術人員正對量子計算領域關鍵設備稀釋製冷機進行換熱組件的精密安裝。劉玉才攝（人民視覺）

2024年9月20日，安徽省合肥市濱湖國際會展中心2024世界製造業大會展館內，觀眾在參觀「本源悟空」超導量子計算機模型。王玉實攝（人民視覺）

2025年是聯合國宣佈的量子科學與技術國際年。作為全球科技領域的研究熱點，量子計算的基本計算單元為量子比特，與經典計算機中的比特具有相同的功能，即存儲與處理數據。因其強大的計算能力，量子計算在攻克複雜計算難題上展現出經典計算機難以企及的優勢。目前，量子計算已被視為人類科技發展的下一個重要突破口，是全球科技領域具有巨大前景的研究和應用方向。

以2003年中國第一個量子計算研究小組成立為標誌，中國量子計算已走過20多年歷程，實現了從0到1的巨大跨越、蓬勃發展。2024年1月6日，中國第三代自主超導量子計算機「本源悟空」上線運行，標誌著中國進入算力可用時代。從2024年1月6日至今，「本源悟空」上線已超一週年。期間，「本源悟空」已為來自全球139個國家逾1800萬用戶完成超32萬個量子計算任務。以「本源悟空」為代表的中國量子計算產業正在按下發展「加速鍵」，並在應用探索領域展現出廣闊前景。

自主算力首次出海

2024年11月，中國首家量子計算公司——本源量子計算科技（合肥）股份有限公司（簡稱本源量子）向海外首次銷售中國自主量子算力——中國第三代自主超導量子計算機「本源悟空」的計算機時。

在信息時代，算力體現國力。中國科學院量子信息重點實驗室副主任、「本源悟空」科研團隊主要負責人郭國平告訴本報記者：「算盤和現有計算機的算力差距，就是現有計算機和量子計算機的算力差距。」

「本源悟空」由本源量子團隊自主研發，是中國第三代自主超導量子計算機，搭載72位自主超導量子芯片「悟空芯」。「悟空芯」採用了72個計算量子比特的設計方案，還包含126個耦合器量子比特，共有198個量子比特，其實際運行狀態下的量子比特弛豫時間T1（在量子計算中，量子比特從激發態回到基態所需的時間）大於等於15.3微秒，退相干時間T2（量子比特在保持其相乾性之前的時間長度）大於等於2.25微秒。基於該款量子芯片的「本源悟空」量子計算機可一次性下發、執行多達200個量子線路的計算任務，與只能同時下發、執行單個量子線路的國際同類量子計算機相比具有更大的速度優勢。

「本源悟空」還搭載了中國首個量子計算機操作系統——本源司南3.0版本。這一系統在國內首次實現了對量子計算任務批處理的支持，不僅支持量超協同計算，還可高效調度量子計算資源，大幅提升量子計算機整機運行效率。

2024年4月10日，「本源悟空」成功裝備中國首個PQC（後量子密碼）「抗量子攻擊護盾」，這使「本源悟空」能更好抵禦其他量子計算機的攻擊，確保運行數據安全。從算力提升到「攻守兼備」，中國量子計算機制造鏈更加完備。

安徽省量子計算工程研究中心副主任、「本源悟空」雲服務研製團隊負責人趙雪嬌告訴本報記者：「目前，本源量子與美國相關科技公司是同價向國際市場出售超導量子算力。外國企業購買中國自主量子算力，是國際市場對中國量子計算技術實力的認可。」

技術賦能更多領域

目前，中國的量子算力已應用於計算流體動力學、金融、生物醫藥等多個重要領域。

計算流體動力學廣泛應用於航空航天、汽車工程、船舶設計等領域，與飛行器、汽車及船舶的外形設計都緊密相關。算力提升可以加快飛機、汽車的更新迭代並降低設計成本。然而，傳統計算機越來越難以滿足這些領域對計算規模、計算精度和計算速度的要求。

量子計算為計算流體動力學提供了新的算力選擇。相較於傳統方法，量子計算能夠顯著加速流體動力學仿真過程，從而大幅縮短研發週期並節省經費。

2024年10月25日，中國科學家在「本源悟空」上，成功完成了全球最大規模的量子計算流體動力學仿真，標誌著國產量子算力在解決實際問題方面取得重要進展。相關成果發表在國際期刊《應用力學與工程中的計算機方法》上。郭國平表示：「此次研究不僅證明中國自主超導量子計算機具備開展大規模、高精度流體動力學研究的能力，也為我們探索更多複雜科學問題提供了新工具和新方法。」

在金融領域，量子計算可以用於風險管理、投資組合優化、期權定價和金融市場預測等方面。通過量子算法，金融機構可以更快速準確地分析大量數據，為投資者提供更精確的投資建議。「本源悟空」此前上線的全球首個採用分佈式量子計算思路設計、規模最大的投資組合優化真機應用，依託「悟空芯」量子芯片，在處理相同規模問題上，資源消耗遠低於經典計算機，為處理大規模投資組合優化問題、得出特定風險偏好類型下的最佳收益組合開闢了更高效的路徑。

在生物醫藥行業，量子計算能夠助力藥物設計、蛋白質結構預測、醫療數據的分析與處理等關鍵領域。「本源悟空」目前已上線分子對接預測應用、藥物毒性預測應用、藥物相互作用預測應用等多款基於真實量子計算芯片的應用。其中，藥物相互作用預測應用以「本源悟空」為計算後端，採用了量子混合神經網絡算法，結合了量子神經網絡的節點編碼能力和經典圖神經網絡的結構優勢，不僅提高了藥物相互作用預測的準確性，還大幅度縮短了研發時間，為藥物開發領域帶來了巨大進步。

2023年，本源量子與蚌埠醫科大學達成合作，共探量子計算在輔助醫學圖像識別、疾病診斷、藥物篩選、診斷標誌物發現等生物醫藥領域的應用。以診治乳腺癌為例，通過將量子計算與深度學習方法結合，本源量子設計了混合經典量子圖像算法，針對乳腺鉬靶圖像的分類、分割進行高精度快速分析，幫助臨床醫生更加準確高效地對患者病情做出判斷，讓醫生在診治乳腺癌時也用上了中國自主可控量子算力。

用好育才「中國筷子」

發展量子計算產業，對量子計算專業人才的培養至關重要。據統計，近年來已有眾多國家將量子科技人才培養納入國家計劃。

中國應該如何培養未來的自主量子計算人才？是跟隨西方量子計算教育方案，還是使用「中國筷子」——中國自主的量子計算教育方案培養人才？「這是關乎未來的一個重要選擇。」趙雪嬌說。

用量子計算教育的「中國筷子」培養人才，是中國選擇的道路。近年來，中國正在通過賽前分析性部署自主量子計算教育方案，構建全面的量子計算教育體系，為量子科技這一未來產業發展奠定堅實的人才基礎。自2020年教育部首次增設量子信息科學專業以來，全國已有13所高校獲批開設。值得一提的是，目前中國已有60餘所高校採用本源量子自主量子計算教育系統，量子計算教育的「中國筷子」正在逐步壯大。

「我們已與長江大學、湖北師範大學等多所高校開展合作，通過建設量子計算實驗室、量子通信實驗室、量子科技科普基地等，為高校打造量子人才教學科研載體，構建自主化量子計算機真機環境，培養出具備量子計算機實踐能力和創新研究能力的人才。」趙雪嬌告訴本報記者。

目前，重慶郵電大學、北京理工大學、西安交通大學已經引入本源量子全物理體系量子計算學習系統；中南大學、江漢大學、桂林電子科技大學等高校已成功搭建量子計算教研一體化平台；北方工業大學、北京師範大學與天津師範大學等已在校內部署量子計算學習機。

本源量子還與高校協同開發定製化量子計算教學資源。比如，蚌埠醫科大學與本源量子共建了國內首個量子計算數據醫學實驗班，攜手培養能夠運用量子計算處理醫學大數據的復合型醫學人才。

郭國平認為，中國的量子計算事業需要一代又一代人的接續努力。基層量子計算科技工作者不僅要造出可用的量子計算機，也要為國家培養有用的量子計算人才。「我們將開放核心實驗室，讓中國高校學生用中國造量子計算機實踐學習量子計算知識，培養更多更好中國量子計算人才。」郭國平說。（本報記者 楊俊峰）

《人民日報海外版》（2025年01月09日 第 05 版）