計算機行業量子計算：技術突破與政策催化共振，商業化落地加速可期.pdf

計算機行業量子計算：技術突破與政策催化共振，商業化落地加速可期。量子計算是基于量子力學原理的新型計算范式，在經典計算性能提升放緩和算力需 求激增的背景下應運而生。量子計算通過量子疊加和糾纏在物理層面對信息進行并 行處理，可在特定問題上顯著降低計算復雜度，例如無序搜索等任務中量子算法并 行探索龐大解空間，所需步驟遠少于經典算法。需要強調的是，量子計算并非對經 典計算的全面替代，而是更適用于組合優化、搜索、模擬等特定領域，將作為現有 計算體系的拓展與補充。在可預見的未來，量子計算將長期以“量子-經典”混合模 式運行，經典計算需持續承擔結果讀取、誤差校正、參數優化等工作。

目前量子計算的實現有多條技術路線并行發展，主要包括超導、離子阱、中性原子 和光量子計算等，每種方案的物理原理和工程實現各具特點。其中超導方案在毫開 爾文極低溫下運行，門操作速度快、控制技術較成熟；離子阱和中性原子方案以離 子或原子為比特載體，具有相干時間長等優勢，但依賴高精度激光控制和超高真空 環境，單次運算速度較慢；光量子計算利用光子作為比特，具備室溫運行、長距離 傳輸的潛在優勢，但對精密光學器件要求嚴格，目前仍在探索可擴展的集成方案。

量子計算進步加速，在量子計算優越性和糾錯能力上提升顯著。近年來，以谷歌、 IBM 等廠商為代表的企業，在量子計算優越性和糾錯能力等方面有顯著進展，為量 子計算的規模化和實用化打下良好基礎。國內的“祖沖之三號”、“九章”系列量 子計算機也實現了顯著的突破和進步，為走向容錯量子計算打下基礎。另一方面， 量子計算與經典計算的結合在不斷加深，為量子計算的性能提升、生態建設和未來 商業化打下基礎。谷歌等業內領先公司紛紛制定了雄心勃勃的量子計算技術路線 圖，希望在 2030 年左右實現可商業化的量子計算落地。

全球主要國家紛紛制定量子科技戰略并投入巨資。美國 2018 年通過《國家量子倡 議法案》啟動聯邦量子研發計劃，近年進一步在《芯片和科學法案》中強化量子網 絡和標準研制，并通過出口管制和投資審查將量子技術列為國家安全重點；歐洲推 出“量子旗艦”計劃，由歐盟統籌推進量子技術主權；中國則將量子計算納入國家 重大科技專項，并通過地方產業基金和人才培養等舉措加速科研成果產業化轉化。

當前量子計算產業處于商業化初期。行業目前主要圍繞科研級整機和關鍵部件的研 制，行業收入以政府及科研機構需求為主，上游硬件和控制系統的重要性遠高于下 游應用。各國科技巨頭和初創公司正積極布局產業鏈：IBM、谷歌等領跑量子計算 技術研發，國內的國盾量子、本源量子、圖靈量子等企業也在核心技術研制方面取 得積極進展。