從“書(shū)架”走向“貨架”：如何將量子計(jì)算技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)？

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以量子計(jì)算技術(shù)為代表的量子科技，是中國(guó)在全球科技產(chǎn)業(yè)中開(kāi)辟新領(lǐng)域、制勝新賽道的重要核心技術(shù)，具有深遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義?！笆逦濉币?guī)劃建議指出，“培育壯大新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)”，推動(dòng)量子科技等技術(shù)成為“新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)”，將量子科技排在未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局首位。如何推動(dòng)量子計(jì)算從“書(shū)架”走向“貨架”，真正將技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)？一起來(lái)看中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國(guó)平在《人民論壇》的最新刊文。

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• 聚焦場(chǎng)景化探索，構(gòu)建量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大支柱：

支柱一：筑牢自主可控的制造鏈基石，解決“有沒(méi)有”和“好不好”的問(wèn)題。 支柱二：深化場(chǎng)景探索，解答“怎么用”和“如何用好”的現(xiàn)實(shí)命題。 支柱三：布局多層次量子計(jì)算人才教育體系，加快人才培養(yǎng)和儲(chǔ)備。

確立產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，加速推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)從“書(shū)架”到“貨架”

我國(guó)量子計(jì)算正邁入從科研領(lǐng)跑到產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)的深度轉(zhuǎn)型期。一方面，全棧自主可控能力已初步形成——從量子芯片、測(cè)控系統(tǒng)到操作系統(tǒng)，量子計(jì)算核心環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)。另一方面，隨著政策支持力度加大、戰(zhàn)略布局精準(zhǔn)聚焦，研發(fā)資源傾斜與市場(chǎng)應(yīng)用引導(dǎo)，有助于高效推動(dòng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)業(yè)端快速轉(zhuǎn)化。

“造出來(lái)”只是第一步，“用起來(lái)”才是真正的挑戰(zhàn)。我國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)整體尚處于起步階段，相較于那些在基礎(chǔ)研究積淀、國(guó)際合作生態(tài)和市場(chǎng)應(yīng)用探索方面先行一步的國(guó)家，我國(guó)在部分前沿技術(shù)細(xì)節(jié)打磨與生態(tài)系統(tǒng)完善上，仍存在提升空間。

實(shí)驗(yàn)室成果與產(chǎn)業(yè)實(shí)際需求的銜接有待深化?！氨驹次蚩铡绷孔佑?jì)算機(jī)上線運(yùn)行，是中國(guó)量子算力首次大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間向全球開(kāi)放，昭示著我國(guó)正式進(jìn)入量子算力“可用”時(shí)代。盡管“本源悟空”已驗(yàn)證我國(guó)量子算力的穩(wěn)定服務(wù)能力，但其與國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的融合，尚處于探索階段。量子計(jì)算在目標(biāo)預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、藥物研發(fā)、通信優(yōu)化等領(lǐng)域，已展現(xiàn)出巨大潛力，而要將這份潛力轉(zhuǎn)化為各行業(yè)普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，仍需跨越從概念驗(yàn)證到規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵鴻溝。當(dāng)前，產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨應(yīng)用場(chǎng)景稀缺、技術(shù)門(mén)檻高、市場(chǎng)認(rèn)知不足的共性挑戰(zhàn)。這意味著，現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化的首要矛盾，已從單純追求技術(shù)指標(biāo)，轉(zhuǎn)向解決技術(shù)與市場(chǎng)需求的適配性與可用性問(wèn)題。因此，當(dāng)務(wù)之急，不是盲目追求更高的量子比特?cái)?shù)目，而是應(yīng)完善以場(chǎng)景需求為導(dǎo)向的創(chuàng)新體系，為技術(shù)尋找切實(shí)的“用武之地”。

技術(shù)鏈條與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)亟需加強(qiáng)。我國(guó)已建成自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)制造鏈，但在量子芯片性能、測(cè)控系統(tǒng)精度、極低溫環(huán)境穩(wěn)定性等核心環(huán)節(jié)，仍需持續(xù)攻堅(jiān)。一根曾被國(guó)外壟斷的極低溫線纜，便是“卡脖子”細(xì)節(jié)的縮影。更重要的是，健康的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，還需大量專精特新企業(yè)的協(xié)同。當(dāng)前，在核心材料、高端儀器及復(fù)合型人才方面存在的結(jié)構(gòu)性缺口，表明供應(yīng)鏈的“點(diǎn)狀突破”尚未轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)生態(tài)的“網(wǎng)狀優(yōu)勢(shì)”。為此，需積極推動(dòng)量子計(jì)算核心部件與技術(shù)的跨行業(yè)復(fù)用，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈整合，使之擁有能夠賦能多個(gè)高端領(lǐng)域的精密制造能力。

聚焦場(chǎng)景化探索，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展三大支柱

習(xí)近平總書(shū)記指出：“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展的新支柱、新賽道。要加快新能源、人工智能、生物制造、綠色低碳、量子計(jì)算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣，支持專精特新企業(yè)發(fā)展。”推動(dòng)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化，核心在于實(shí)現(xiàn)從“技術(shù)驅(qū)動(dòng)”到“場(chǎng)景牽引”的根本轉(zhuǎn)變。產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)緊密圍繞并服務(wù)于具體應(yīng)用場(chǎng)景，形成“需求定義問(wèn)題，技術(shù)提供方案”的閉環(huán)。為此，需系統(tǒng)構(gòu)建三大支柱：

支柱一：筑牢自主可控的制造鏈基石，解決“有沒(méi)有”和“好不好”的問(wèn)題。

這是產(chǎn)業(yè)立足之本，必須持續(xù)培育和壯大我國(guó)自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)制造鏈。同時(shí)，進(jìn)一步聚焦量子芯片、測(cè)控系統(tǒng)、極低溫環(huán)境支撐系統(tǒng)等核心環(huán)節(jié)，推動(dòng)量子比特?cái)?shù)量與質(zhì)量的同步提升。其意義不僅在于保障量子計(jì)算技術(shù)自身的安全可控，更在于通過(guò)吸引和培育優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，打造一條高技術(shù)、高穩(wěn)定性的量子計(jì)算制造供應(yīng)鏈。正如攻克極低溫線纜技術(shù)難關(guān)后，我們不僅實(shí)現(xiàn)成果自用，還惠及海外機(jī)構(gòu)，這項(xiàng)成果將為其他高端行業(yè)提供強(qiáng)有力支撐和保障。不僅如此，還需持之以恒投入量子糾錯(cuò)、相干時(shí)間延長(zhǎng)等底層基礎(chǔ)研究，筑牢產(chǎn)業(yè)大廈根基。

在此基礎(chǔ)之上，建議設(shè)立國(guó)家量子計(jì)算核心技術(shù)攻關(guān)專項(xiàng)，重點(diǎn)加大對(duì)國(guó)產(chǎn)量子芯片制造設(shè)備的研發(fā)投入。支持量子計(jì)算工程研究中心聚焦量子芯片的原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，精準(zhǔn)定位并突破關(guān)鍵核心技術(shù)與零部件的薄弱環(huán)節(jié)。

支柱二：深化場(chǎng)景探索，解答“怎么用”和“如何用好”的現(xiàn)實(shí)命題。

釋放量子算力價(jià)值的關(guān)鍵路徑，是在實(shí)際應(yīng)用中檢驗(yàn)與迭代。量子計(jì)算機(jī)并非要替代經(jīng)典計(jì)算，而是與其協(xié)同工作，形成“四算融合”，也就是量子計(jì)算、超級(jí)計(jì)算、智能計(jì)算與傳統(tǒng)通用計(jì)算高效協(xié)同。如果說(shuō)傳統(tǒng)計(jì)算如“汽車”，智能計(jì)算如“高鐵”，超級(jí)計(jì)算如“飛機(jī)”，那么量子計(jì)算機(jī)則可被比作“火箭”。計(jì)算任務(wù)將通過(guò)智能調(diào)度各類算力，來(lái)適配不同場(chǎng)景需求。2024年5月，“本源悟空”接入長(zhǎng)三角樞紐蕪湖集群算力公共服務(wù)平臺(tái)，標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)“四算合一”平臺(tái)的建成，為這一范式的落地提供了雛形。接下來(lái)的方向，是構(gòu)建國(guó)家級(jí)的融合算力基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，建立以“場(chǎng)景解決效率”為核心的新型評(píng)價(jià)體系，使量子算力能夠像水電一樣，被靈活、低成本地調(diào)用。

對(duì)此，可重點(diǎn)推進(jìn)兩方面工作：其一，擴(kuò)大“四算融合”跨域應(yīng)用，鼓勵(lì)在人工智能、大數(shù)據(jù)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域創(chuàng)新，支持用戶根據(jù)藥物分子動(dòng)力學(xué)模擬、智慧物流路徑優(yōu)化等場(chǎng)景需求，靈活調(diào)度適配算力，降低量子算力使用門(mén)檻。其二，設(shè)立量子計(jì)算國(guó)家級(jí)應(yīng)用示范項(xiàng)目。以“本源悟空”為代表的國(guó)產(chǎn)量子算力，現(xiàn)已在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域開(kāi)展實(shí)質(zhì)性探索。例如，在金融科技領(lǐng)域，“本源悟空”自主量子算力已接入金融量子云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于探索金融領(lǐng)域更高效的問(wèn)題解決方案；在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，由蚌埠醫(yī)科大學(xué)與本源量子聯(lián)合研發(fā)的“乳腺癌鉬靶健康檢測(cè)真機(jī)應(yīng)用”系統(tǒng)，為早期乳腺癌診斷提供關(guān)鍵助力；在航空航天領(lǐng)域，由合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心人工智能研究院、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位組成的研究團(tuán)隊(duì)，依托“本源悟空”已成功完成全球最大規(guī)模的量子計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真?；谝陨蠈?shí)踐，可以在金融、生物醫(yī)藥、航空航天等已顯露需求的領(lǐng)域，設(shè)立國(guó)家級(jí)應(yīng)用示范項(xiàng)目，推動(dòng)重點(diǎn)企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)“先用起來(lái)”，通過(guò)解決行業(yè)真問(wèn)題，反向驅(qū)動(dòng)技術(shù)成熟優(yōu)化。

工作人員正在調(diào)試中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”。（圖源：合肥發(fā)布）

支柱三：布局多層次量子計(jì)算人才教育體系，加快人才培養(yǎng)和儲(chǔ)備。

重大發(fā)明創(chuàng)造、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵在人才。當(dāng)前，我國(guó)量子計(jì)算專業(yè)人才存量?jī)H千人左右，難以滿足未來(lái)發(fā)展需求。加快人才培養(yǎng)和儲(chǔ)備、進(jìn)行系統(tǒng)化人才布局，已成為緊迫任務(wù)。習(xí)近平總書(shū)記指出：“要加快量子科技領(lǐng)域人才培養(yǎng)力度，加快培養(yǎng)一批量子科技領(lǐng)域的高精尖人才，建立適應(yīng)量子科技發(fā)展的專門(mén)培養(yǎng)計(jì)劃，打造體系化、高層次量子科技人才培養(yǎng)平臺(tái)。”對(duì)此，需建立從科普到專業(yè)的全鏈條教育體系。例如，可在中小學(xué)進(jìn)行常態(tài)化科普，埋下科學(xué)種子；在高?！靶鹿た啤敝性鲈O(shè)“四算融合”專業(yè)方向，構(gòu)建跨學(xué)科教育體系，培育包括研究型、應(yīng)用型和技工型在內(nèi)的多層次量子計(jì)算人才，筑牢人才梯隊(duì)。同時(shí)，應(yīng)推動(dòng)量子計(jì)算真機(jī)的前置部署與教育下沉。通過(guò)專項(xiàng)政策，鼓勵(lì)國(guó)有企業(yè)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、重點(diǎn)高校及創(chuàng)新型城市，率先配備并常態(tài)化使用國(guó)產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)，支持高校與科研機(jī)構(gòu)用真機(jī)培養(yǎng)人才。通過(guò)上述方式，讓未來(lái)的科學(xué)家、工程師，在求學(xué)階段就能在真實(shí)環(huán)境中操作、編程與調(diào)試量子計(jì)算機(jī)，親手解決實(shí)際問(wèn)題，從而提高工程實(shí)現(xiàn)能力。

此外，要構(gòu)建以自主核心軟件為基礎(chǔ)的量子計(jì)算開(kāi)發(fā)生態(tài)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅依賴于復(fù)合型人才，更取決于我們能否提供一套高效、易用且自主可控的量子計(jì)算“根語(yǔ)言”與基礎(chǔ)平臺(tái)。國(guó)產(chǎn)自主的量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言等，是連接底層硬件與上層應(yīng)用的樞紐，是定義未來(lái)產(chǎn)業(yè)生態(tài)規(guī)則、保障技術(shù)主權(quán)和安全的關(guān)鍵。政府、企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)需協(xié)同發(fā)力，通過(guò)系統(tǒng)性建設(shè)、工具鏈優(yōu)化與推廣，將這些基礎(chǔ)軟件深度嵌入從教育到研發(fā)的全鏈條，從而形成“自主工具支撐—真實(shí)需求牽引—應(yīng)用生態(tài)繁榮”的良性循環(huán)，確保我國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)擁有堅(jiān)實(shí)且可持續(xù)的內(nèi)生動(dòng)力與核心競(jìng)爭(zhēng)力。

產(chǎn)業(yè)的持久創(chuàng)新與生態(tài)繁榮，離不開(kāi)堅(jiān)實(shí)的戰(zhàn)略支撐體系，需筑牢可靠的“算力底座”

著力創(chuàng)新“政產(chǎn)學(xué)研用金”深度融合模式。其關(guān)鍵，在于建立以市場(chǎng)價(jià)值和用戶評(píng)價(jià)為導(dǎo)向的激勵(lì)機(jī)制，采取“戰(zhàn)略引導(dǎo)”與“市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)”相結(jié)合的“兩條腿走路”策略：政府側(cè)重規(guī)劃布局、基礎(chǔ)研究支持與重大場(chǎng)景開(kāi)放（如智慧城市、能源電網(wǎng)領(lǐng)域的量子計(jì)算仿真平臺(tái)）；市場(chǎng)則通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)投資、商業(yè)合同和用戶選擇，驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速產(chǎn)品化與迭代。同時(shí)，可在國(guó)家科研項(xiàng)目考核中，試點(diǎn)引入產(chǎn)業(yè)用戶評(píng)價(jià)和商業(yè)潛力評(píng)估維度，強(qiáng)力引導(dǎo)科研活動(dòng)面向?qū)嶋H需求。

構(gòu)建多層次、長(zhǎng)周期支持體系，堅(jiān)持雙向發(fā)力。一方面，鼓勵(lì)“耐心資本”投向具有清晰應(yīng)用前景的量子企業(yè)，發(fā)揮好政府性基金、科技創(chuàng)新債券的引導(dǎo)作用。另一方面，應(yīng)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中堅(jiān)持“自主攻關(guān)”與“開(kāi)放合作”并行。在“自主攻關(guān)”方面，不斷突破核心技術(shù)壁壘；在“開(kāi)放合作”方面，積極推動(dòng)我國(guó)自主技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與解決方案通過(guò)“數(shù)字絲綢之路”等渠道出海，參與乃至主導(dǎo)全球量子計(jì)算應(yīng)用生態(tài)的規(guī)則構(gòu)建，拓展技術(shù)“朋友圈”，使中國(guó)成為全球新技術(shù)的“推廣場(chǎng)”“應(yīng)用場(chǎng)”。

量子算力不僅是一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算工具，更將成為驅(qū)動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力蓬勃發(fā)展的核心引擎?！笆逦濉睍r(shí)期是我國(guó)著力打造新興支柱產(chǎn)業(yè)的重要時(shí)期，量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)必將為中國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入全新動(dòng)能。面對(duì)全球競(jìng)爭(zhēng)，我們要清醒認(rèn)識(shí)到，成功的關(guān)鍵在于完成從“書(shū)架”到“貨架”的驚險(xiǎn)一躍。這要求產(chǎn)業(yè)發(fā)展以場(chǎng)景化探索為牽引，系統(tǒng)構(gòu)建并夯實(shí)自主制造鏈，以創(chuàng)新“四算融合”為干，以繁榮應(yīng)用生態(tài)為葉，系統(tǒng)布局，久久為功。

上文略有刪減

選自 |《人民論壇》雜志2025年第23期

原標(biāo)題 | 我國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)布局與場(chǎng)景化探索

作者 | 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博導(dǎo) 郭國(guó)平

新媒體編輯 | 常宇峰

原文責(zé)編 | 王妍卓