30秒是“九章四號”算出一道題的時間,1萬年是當(dāng)今最頂級超級計(jì)算機(jī)啃下同一道題的耗時,這可不是簡單的數(shù)字差,而是實(shí)打?qū)嵉臅r代鴻溝,看到這組對比大概率已經(jīng)猜到今天的主角,能把1萬年壓縮成30秒的量子科技。
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這門技術(shù)不只是2025年最火的賽道,更是中國“十五規(guī)劃”里未來產(chǎn)業(yè)的頭把交椅,不光在國內(nèi)風(fēng)頭正勁,在全球都是萬眾矚目的焦點(diǎn),量子科技到底是啥?中國在這領(lǐng)域跑得多快?它又會怎么改寫大家的工作和生活?
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哈嘍,大家好,小觀這篇科技評論,主要拆解量子科技三大核心板塊,對比中美量子計(jì)算路線差異,解讀中國量子科技從跟跑到領(lǐng)跑的逆襲密碼。
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量子科技的“硬核三板斧”
從產(chǎn)業(yè)角度看,量子科技主要分三大塊,量子計(jì)算、量子通信、量子測量,先說說量子計(jì)算,它專挑那些需要超強(qiáng)算力的活兒干,比如金融領(lǐng)域的高頻交易策略優(yōu)化、風(fēng)險評估,效率比傳統(tǒng)計(jì)算方式足足提升3600倍。
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在新藥研發(fā)這塊,量子計(jì)算更是“加速器”,普通新藥研發(fā)周期能從5年縮到幾個月,尤其是抗癌藥,研發(fā)時間可能從10年砍到2年,原因很簡單,量子計(jì)算機(jī)能同時處理海量數(shù)據(jù),每個人都可能在這場科技進(jìn)步里,享受到生命健康層面的紅利。
再看量子通信,它的核心優(yōu)勢就是安全、沒法被竊聽,主要用在金融安全和國防安全的信息保密系統(tǒng)里,現(xiàn)在最普及的是量子密鑰分發(fā)技術(shù),早就廣泛用在銀行交易驗(yàn)證上了,要是沒這技術(shù),隨著科技發(fā)展,10年后大家的銀行密碼可能都成公開秘密了。
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量子測量則是“精準(zhǔn)探測高手”,醫(yī)療診斷、工業(yè)檢測、地質(zhì)勘探都用得上,它能找到地下寶藏,還能篩查早期癌癥,精度和準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)設(shè)備高出一大截,不難發(fā)現(xiàn),未來金融、電力、能源、交通、醫(yī)療、物流這些領(lǐng)域,量子科技都得是核心玩家。
量子科技就像科技界的核能,誰先掌握,誰就握住了下一輪競爭的制高點(diǎn),這也是全球資本都扎堆押注它的核心邏輯,而中國在量子科技領(lǐng)域,尤其是量子計(jì)算,已經(jīng)跑在了前面。
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2025年2月,“九章四號”完成數(shù)據(jù)采集,光子數(shù)突破3000,算力達(dá)到10的32次方倍,這算力說是宇宙級都不夸張,直接一戰(zhàn)封神,更牛的是這臺量子“巨獸”不用在零下273℃的極低溫里續(xù)命,常溫就能滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),功率還只有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的百萬分之一,以前網(wǎng)上調(diào)侃“遇事不決,量子力學(xué)”,現(xiàn)在看,這話得改成“遇事不決,中國解決”。
可能有人好奇量子到底是啥?為啥能把1萬年壓縮成30秒?這得從根上說起,1900年,德國物理學(xué)家普朗克為了解決一個理論難題,硬生生提出了“量子”這個概念,他發(fā)現(xiàn)能量不是像水流那樣連續(xù)的,而是一份一份的,就像從販賣機(jī)買東西,只能投1元、2元硬幣,投1.25元根本識別不了。
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普朗克當(dāng)時沒把這發(fā)現(xiàn)當(dāng)回事,可25年后,這個偶然定義的概念徹底改寫了物理學(xué),1925年,23歲的德國科學(xué)家海森堡創(chuàng)立了量子力學(xué),人類第一次推開了微觀世界的大門,這甚至顛覆了傳統(tǒng)哲學(xué)認(rèn)知。
牛頓力學(xué)告訴我們,世界是連續(xù)的,一切都能精準(zhǔn)計(jì)算,但量子力學(xué)卻說,微觀世界是跳躍、離散的,在你觀測之前,粒子狀態(tài)是不確定的,既可能是這也可能是那,只有觀測的瞬間,它才會固定成一個確定狀態(tài)。
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量子計(jì)算就是利用了這種“疊加”特性,1個量子比特能同時是0和1,2個量子比特能同時表示4種狀態(tài),以此類推呈指數(shù)級增長,這就是它能快速解題的關(guān)鍵,不是一道一道算,而是把所有可能性同時算完,一次性給出答案,搞懂這個原理,再看中國的量子布局,就知道有多精妙了。
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中美量子路線大比拼
全球量子計(jì)算主要有兩條主流路線,光量子和超導(dǎo)量子,中國是唯一一個在兩條路線上都實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越性的國家,打個比方,光量子就像輕騎兵,靈活機(jī)動,常溫就能用,實(shí)用化門檻低,“九章四號”就是這條路線的王牌,3050個光子精準(zhǔn)操控,能把新冠藥物研發(fā)周期從10年縮到3天。
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超導(dǎo)量子則像重裝甲部隊(duì),通用性強(qiáng),適配的算法多,“祖沖之三號”就是這條路線的扛鼎之作,這臺2025年研制的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī),有105個量子比特和182個耦合比特,計(jì)算速度比超級計(jì)算機(jī)快千萬億倍,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)要64億年才能解決的問題,它幾秒鐘就能搞定,而且從芯片到稀釋制冷機(jī),全是國產(chǎn)的。
中國為啥要兩條路線一起抓?因?yàn)槎吒饔胁豢商娲膬?yōu)勢,光量子擅長解決藥物分子模擬、金融風(fēng)險計(jì)算這類特定優(yōu)化問題,落地快、見效快,超導(dǎo)量子擅長通用計(jì)算,是未來大規(guī)模商用的主力軍,從一開始就不押注單一賽道,兩條腿走路,這背后就是“不把雞蛋放一個籃子里”的戰(zhàn)略智慧。
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反觀美國,就做不到雙線并行,核心原因是美國是市場驅(qū)動型創(chuàng)新,資本說了算,資本就喜歡押注單一賽道賺大錢,所以谷歌、IBM都一個勁往超導(dǎo)路線砸錢,谷歌的芯片有105個量子比特,聽起來嚇人,但計(jì)算優(yōu)勢只比經(jīng)典計(jì)算強(qiáng)1.3萬倍,跟“九章四號”10的32次方倍比,差了好幾個量級,更要命的是,谷歌這芯片得在零下273.15℃的極端低溫里才能轉(zhuǎn),比南極還冷100多度,實(shí)用成本高得離譜。
IBM的1121比特機(jī)型數(shù)字好看,但算力優(yōu)越性和場景適配性遠(yuǎn)不如“九章四號”,中國則是國家戰(zhàn)略驅(qū)動,集中力量辦大事,兩條路線同步推進(jìn),用《孫子兵法》的話說,就是“善戰(zhàn)者求之于勢,不責(zé)于人”,美國追的是技術(shù)指標(biāo),中國建的是產(chǎn)業(yè)生態(tài),美國資本賭哪條路線能贏,中國戰(zhàn)略則是讓兩條路線都能用,這不是簡單的技術(shù)比拼,是創(chuàng)新模式和國家能力的較量。
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數(shù)據(jù)最有說服力,截至2024年,中國量子計(jì)算專利總數(shù)達(dá)7900多項(xiàng),占全球51%,量子通信專利全球第一,量子測量專利世界第二,美國那邊,谷歌曾懸賞500萬美元全球征集量子糾錯方案,至今沒人認(rèn)領(lǐng),這說明有些問題,光砸錢解決不了。
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而中國量子崛起的關(guān)鍵,就是場景驅(qū)動創(chuàng)新,先找真實(shí)需求,再倒逼技術(shù)突破,量子計(jì)算云平臺“天眼”的訪問量已經(jīng)突破3700萬,實(shí)驗(yàn)任務(wù)超270萬個,全球60多個國家的用戶都在上面跑量子程序。
量子通信網(wǎng)絡(luò)方面,國家量子骨干網(wǎng)絡(luò)總里程超1萬公里,覆蓋京津冀、長三角、粵港澳等核心區(qū)域,量子密信用戶突破百萬,量子傳感器更神奇,只有0.5納米大,相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的10萬分之一,能檢測出比電磁波弱100億倍的信號,已經(jīng)用在無創(chuàng)早期心臟病篩查上了。
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這背后有個很有意思的邏輯,量子力學(xué)里的“觀測效應(yīng)”說,你觀測粒子的瞬間,它的狀態(tài)就變了,換句話說,觀測者本身就是系統(tǒng)的一部分,把這原理用到大國競爭里也成立,現(xiàn)在全世界都在盯著中國量子科技的發(fā)展,而這種關(guān)注本身,就推動著中國量子科技不斷突破。
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2025年被聯(lián)合國定為國際量子科學(xué)技術(shù)年,中國“十五規(guī)劃”也把量子科技列為六大未來產(chǎn)業(yè)之首,對現(xiàn)在的中國來說,發(fā)展量子計(jì)算不是選擇題,而是必須做好的必答題,云飛路上燈火通明,量子浪潮正當(dāng)時。
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125年前,量子力學(xué)誕生在歐洲實(shí)驗(yàn)室,125年后,我們見證著量子應(yīng)用在中國的產(chǎn)業(yè)園區(qū)里崛起,篳路藍(lán)縷,玉汝于成,厚積薄發(fā),水到渠成,從跟跑、并跑到領(lǐng)跑,中國量子科技走出的這條路,正是后發(fā)國家實(shí)現(xiàn)彎道超車的經(jīng)典范本。
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