计算机行业量子计算：技术突破与政策催化共振，商业化落地加速可期.pdf

计算机行业量子计算：技术突破与政策催化共振，商业化落地加速可期。量子计算是基于量子力学原理的新型计算范式，在经典计算性能提升放缓和算力需 求激增的背景下应运而生。量子计算通过量子叠加和纠缠在物理层面对信息进行并 行处理，可在特定问题上显著降低计算复杂度，例如无序搜索等任务中量子算法并 行探索庞大解空间，所需步骤远少于经典算法。需要强调的是，量子计算并非对经 典计算的全面替代，而是更适用于组合优化、搜索、模拟等特定领域，将作为现有 计算体系的拓展与补充。在可预见的未来，量子计算将长期以“量子-经典”混合模 式运行，经典计算需持续承担结果读取、误差校正、参数优化等工作。

目前量子计算的实现有多条技术路线并行发展，主要包括超导、离子阱、中性原子 和光量子计算等，每种方案的物理原理和工程实现各具特点。其中超导方案在毫开 尔文极低温下运行，门操作速度快、控制技术较成熟；离子阱和中性原子方案以离 子或原子为比特载体，具有相干时间长等优势，但依赖高精度激光控制和超高真空 环境，单次运算速度较慢；光量子计算利用光子作为比特，具备室温运行、长距离 传输的潜在优势，但对精密光学器件要求严格，目前仍在探索可扩展的集成方案。

量子计算进步加速，在量子计算优越性和纠错能力上提升显著。近年来，以谷歌、 IBM 等厂商为代表的企业，在量子计算优越性和纠错能力等方面有显著进展，为量 子计算的规模化和实用化打下良好基础。国内的“祖冲之三号”、“九章”系列量 子计算机也实现了显著的突破和进步，为走向容错量子计算打下基础。另一方面， 量子计算与经典计算的结合在不断加深，为量子计算的性能提升、生态建设和未来 商业化打下基础。谷歌等业内领先公司纷纷制定了雄心勃勃的量子计算技术路线 图，希望在 2030 年左右实现可商业化的量子计算落地。

全球主要国家纷纷制定量子科技战略并投入巨资。美国 2018 年通过《国家量子倡 议法案》启动联邦量子研发计划，近年进一步在《芯片和科学法案》中强化量子网 络和标准研制，并通过出口管制和投资审查将量子技术列为国家安全重点；欧洲推 出“量子旗舰”计划，由欧盟统筹推进量子技术主权；中国则将量子计算纳入国家 重大科技专项，并通过地方产业基金和人才培养等举措加速科研成果产业化转化。

当前量子计算产业处于商业化初期。行业目前主要围绕科研级整机和关键部件的研 制，行业收入以政府及科研机构需求为主，上游硬件和控制系统的重要性远高于下 游应用。各国科技巨头和初创公司正积极布局产业链：IBM、谷歌等领跑量子计算 技术研发，国内的国盾量子、本源量子、图灵量子等企业也在核心技术研制方面取 得积极进展。