美國科學(xué)家預(yù)測：中國量子科技若繼續(xù)突破，將引起新一輪科技革命

前言

曾經(jīng)，量子科技只活躍于《自然》《科學(xué)》等頂級學(xué)術(shù)期刊的字里行間，或是歐美智庫報告中遙不可及的遠景構(gòu)想；而今，它已躍升為中國主流科技媒體高頻刷新的焦點議題！

從“九章”光量子處理器橫空出世，到“墨子號”衛(wèi)星織就天地一體密鑰網(wǎng)絡(luò)，量子計算與量子通信正以驚人的加速度演進，推動中國穩(wěn)居全球量子技術(shù)第一方陣。

回望十年征程，我國在該領(lǐng)域完成了歷史性跨越——由昔日的技術(shù)“學(xué)習者”，成長為并肩競速的“同行者”，并在多個關(guān)鍵節(jié)點實現(xiàn)率先突破，成為與美國、歐盟等頂尖力量同臺博弈、深度角力的戰(zhàn)略支點。

從實驗室里的原理驗證，到城市光纖網(wǎng)中的實時密鑰分發(fā)；從超導(dǎo)量子芯片的自主流片，到星地鏈路的常態(tài)化運行，中國量子科技正以前所未有的強度吸引著國際社會的高度關(guān)注。

下一個震撼世界的量子里程碑，會誕生在中國嗎？

量子科技的崛起

數(shù)十年前，“量子”二字在國際科技版圖上幾乎等同于歐美專屬標簽；但近年來，中國勢不可擋的創(chuàng)新動能，徹底改寫了這一格局。

在量子計算、量子通信、量子精密測量三大方向上，中國接連取得標志性成果，不僅展現(xiàn)出扎實的原始創(chuàng)新能力，更凸顯出將前沿理論高效轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的獨特優(yōu)勢——這種“研—產(chǎn)—用”閉環(huán)能力，已成為中國量子競爭力的核心標識。

這場全球矚目的技術(shù)躍遷，并非偶然閃現(xiàn)的靈感火花，而是國家長期系統(tǒng)布局、跨部門協(xié)同推進、產(chǎn)學(xué)研深度融合結(jié)出的碩果。

權(quán)威機構(gòu)預(yù)測顯示，截至2024年，全球量子科技產(chǎn)業(yè)總規(guī)模將突破數(shù)十億美元量級，其中中國市場貢獻率已達約23%，逼近全球四分之一份額。

這一數(shù)字背后，是持續(xù)高強度的研發(fā)投入、加速落地的示范工程、以及日趨成熟的商業(yè)生態(tài)所共同構(gòu)筑的競爭壁壘。

橫向?qū)Ρ瓤梢姡褐袊诹孔涌萍碱I(lǐng)域的累計財政與社會資本投入已逾150億美元，遠超同期美國約70億美元的總體投入規(guī)模。

資金規(guī)模只是表象，真正決定成敗的是轉(zhuǎn)化效率。

中國的量子成果極少沉睡于論文與專利之中，而是依托高效的創(chuàng)新聯(lián)合體機制，快速嵌入真實應(yīng)用場景。

大量實驗室成果經(jīng)由中試平臺、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與地方專項支持，迅速完成從樣機到產(chǎn)品、從試點到規(guī)模部署的躍升。

如今，從高校基礎(chǔ)研究團隊、國家級實驗室，到頭部科技企業(yè)與地方政府主導(dǎo)的量子產(chǎn)業(yè)園，一條貫通“理論突破—器件研制—系統(tǒng)集成—行業(yè)賦能”的全鏈條協(xié)作網(wǎng)絡(luò)已然成型。

中國量子通信已全面邁入規(guī)模化商用新階段：覆蓋京津冀、長三角、粵港澳的骨干光纖網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行；“墨子號”衛(wèi)星持續(xù)開展星地雙向糾纏分發(fā)與密鑰生成任務(wù)；全球首條千公里級量子保密通信干線“京滬干線”已支撐金融清算、政務(wù)專網(wǎng)等高敏感業(yè)務(wù)多年安全運行。

這些實踐不僅彰顯了中國在量子信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上的領(lǐng)先身位，更在國家關(guān)鍵信息防護體系中構(gòu)筑起一道難以逾越的物理安全屏障。

可以說，中國量子科技的強勢崛起，是頂層設(shè)計精準錨定、科研攻堅持續(xù)突破、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化高效落地、應(yīng)用牽引縱深拓展四維共振的結(jié)果。

正是這套“強研發(fā)+快轉(zhuǎn)化+廣應(yīng)用”的復(fù)合驅(qū)動范式，助力中國在積累硬核技術(shù)的同時，同步搶占未來產(chǎn)業(yè)制高點與市場主導(dǎo)權(quán)。

三大核心技術(shù)同步突破

中國量子實力的厚度，既體現(xiàn)在宏觀投入與產(chǎn)業(yè)節(jié)奏上，更凝聚于底層技術(shù)的實質(zhì)性躍升之中。

量子計算、量子通信、量子精密測量——這三大支柱性技術(shù)齊頭并進、互為支撐，共同托舉起中國在全球量子版圖中的核心地位。

作為顛覆傳統(tǒng)算力邊界的革命性路徑，量子計算被公認為下一代信息技術(shù)的關(guān)鍵引擎。

當前經(jīng)典計算正逼近硅基芯片物理極限，在處理密碼破譯、新材料模擬、氣候建模等超復(fù)雜問題時，性能提升日益乏力。

量子計算則開辟了全新范式。

借助量子疊加與量子糾纏特性，以量子比特（qubit）替代經(jīng)典比特，可在特定算法任務(wù)中實現(xiàn)指數(shù)級加速，完成傳統(tǒng)超級計算機耗時數(shù)百年也無法解決的運算挑戰(zhàn)。

我國自主研發(fā)的“九章”系列光量子計算原型機與“祖沖之”號超導(dǎo)量子處理器，已在玻色采樣、隨機線路采樣等基準測試中多次驗證“量子優(yōu)越性”。

通俗而言，它們在某些專用任務(wù)中，僅需幾分鐘即可完成超算需數(shù)萬年才能完成的計算，性能差距達萬億倍以上。

在分子動力學(xué)模擬、新型催化劑設(shè)計、靶向藥物分子篩選等關(guān)乎國計民生的重大領(lǐng)域，量子計算已展現(xiàn)出變革性潛力——原本需數(shù)年建模推演的過程，有望壓縮至數(shù)小時之內(nèi)完成。

憑借扎實的硬件架構(gòu)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成能力，中國量子計算已從原理演示邁入工程實用化快車道，穩(wěn)居世界前三梯隊，成為與美歐比肩的核心競爭力量。

尤為關(guān)鍵的是，我國在低溫控制、激光穩(wěn)頻、高速讀取等工程子系統(tǒng)方面持續(xù)取得突破，顯著提升了整機可靠性與可維護性，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化鋪平道路。

量子通信的“不可竊聽”優(yōu)勢

量子通信最震撼人心的特質(zhì)，在于其基于量子力學(xué)基本原理構(gòu)建的內(nèi)生安全機制。

利用單光子不可分割性、量子態(tài)不可克隆性以及測量坍縮效應(yīng)，量子密鑰分發(fā)（QKD）實現(xiàn)了信息傳輸過程中的無條件安全。

任何第三方試圖監(jiān)聽或復(fù)制傳輸中的量子信號，都會不可避免地擾動量子態(tài)，從而被合法通信雙方即時察覺并中止連接。

中國在此領(lǐng)域的系統(tǒng)性突破，已被國際同行廣泛視為標桿。

2016年8月，世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”成功發(fā)射，首次實現(xiàn)千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)，并完成洲際量子保密視頻通話；2017年，“京滬干線”正式開通，全長2000余公里，連接北京、濟南、合肥、上海四大節(jié)點，成為全球最長、最成熟的量子保密通信骨干網(wǎng)。

與此同時，全國多地正加速構(gòu)建城域級量子光纖網(wǎng)絡(luò)：深圳建成覆蓋全市政務(wù)系統(tǒng)的量子加密專網(wǎng)；合肥試點量子安全云平臺服務(wù)中小企業(yè)；雄安新區(qū)將量子加密深度融入智慧城市底座。金融交易指令、電子政務(wù)審批、能源調(diào)度指令等高價值數(shù)據(jù)，正通過量子信道獲得前所未有的安全保障。

隨著QKD設(shè)備小型化、成本下降與標準化進程加快，量子通信將在國防指揮、跨境支付、智能電網(wǎng)、遠程醫(yī)療等關(guān)鍵場景實現(xiàn)全域滲透，重塑全球信息安全基礎(chǔ)設(shè)施格局。

量子精密測量是當前量子技術(shù)中產(chǎn)業(yè)化成熟度最高、經(jīng)濟效益最直觀的方向之一。

它巧妙運用原子能級躍遷、冷原子干涉、NV色心自旋等量子現(xiàn)象，實現(xiàn)對時間、重力、磁場、加速度等物理量的超高精度感知，精度較傳統(tǒng)傳感器提升數(shù)個數(shù)量級。

中國在該領(lǐng)域的系列突破，已引發(fā)國際計量學(xué)界廣泛關(guān)注與高度評價。

國產(chǎn)冷原子重力儀實測精度達10??g量級，可在地下礦藏勘探中識別米級尺度異常體；量子磁力計靈敏度突破1 fT/√Hz，為腦磁圖（MEG）臨床診斷提供全新工具；基于銣原子鐘的守時系統(tǒng)已納入國家授時中心主備體系，授時穩(wěn)定性優(yōu)于1×10?1?。

這些成果廣泛服務(wù)于深地探測、極地科考、潛艇慣性導(dǎo)航、地震前兆監(jiān)測、大氣成分反演等國家戰(zhàn)略需求場景。

依托完整的量子傳感產(chǎn)業(yè)鏈與國家級計量標準平臺，中國已在該領(lǐng)域建立起從核心器件、整機系統(tǒng)到行業(yè)解決方案的全棧能力，綜合技術(shù)水平穩(wěn)居世界第一梯隊。

中美量子科技競賽

這場圍繞量子科技展開的全球競逐，早已超越單純的技術(shù)比拼，演化為國家創(chuàng)新體系、戰(zhàn)略動員能力與制度效能的深層較量。

作為傳統(tǒng)科技強國，美國在量子基礎(chǔ)研究、高端儀器制造、頂尖人才儲備等方面仍具深厚積淀，尤其在量子糾錯碼設(shè)計、長壽命量子存儲、通用量子算法等領(lǐng)域保持先發(fā)優(yōu)勢。

其哈佛、MIT、加州理工等高校與谷歌、IBM、Rigetti等企業(yè)構(gòu)成的創(chuàng)新矩陣，持續(xù)產(chǎn)出高水平原創(chuàng)成果。

相較之下，中國的差異化勝勢集中體現(xiàn)于三點：一是舉國體制下對重大技術(shù)瓶頸的集中攻關(guān)能力；二是依托完整工業(yè)體系實現(xiàn)的快速工程迭代與系統(tǒng)集成能力；三是政策引導(dǎo)下形成的產(chǎn)學(xué)研用高效協(xié)同生態(tài)。

在量子計算工程化方面，“九章三號”已實現(xiàn)255個光子探測通道穩(wěn)定運行，支持復(fù)雜圖論問題求解；“祖沖之號”超導(dǎo)量子處理器邏輯門保真度達99.8%，接近容錯門檻；相關(guān)設(shè)備已進入國家超算中心與重點實驗室開展聯(lián)合驗證。

在量子通信領(lǐng)域，中國建成全球最大規(guī)模的QKD網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點數(shù)超100個，密鑰分發(fā)速率提升至百兆比特每秒量級，具備大規(guī)模商用基礎(chǔ)。

在量子精密測量方向，國產(chǎn)原子干涉重力梯度儀、量子陀螺儀等裝備已列裝地質(zhì)調(diào)查與航天測控單位，實戰(zhàn)化水平獲權(quán)威認證。

中國之所以能在短短十余年實現(xiàn)量子科技的跨越式發(fā)展，根源在于國家戰(zhàn)略意志堅定、資源配置精準高效、創(chuàng)新主體活力充沛、成果轉(zhuǎn)化路徑暢通。

這種“目標導(dǎo)向明確—組織保障有力—執(zhí)行節(jié)奏緊湊—反饋優(yōu)化及時”的創(chuàng)新機制，構(gòu)成了中國參與全球量子競合的核心軟實力。

當然，通往全面商用的道路依然布滿挑戰(zhàn)：量子芯片良率有待提升、低溫控制系統(tǒng)成本仍偏高、跨平臺協(xié)議尚未統(tǒng)一、專業(yè)人才缺口依然突出。

未來勝負手，將聚焦于誰能率先攻克工程穩(wěn)定性、制造經(jīng)濟性、系統(tǒng)兼容性三大關(guān)口，誰就能贏得量子時代的定義權(quán)與主導(dǎo)權(quán)。

結(jié)語

中國量子科技的蓬勃興起，絕非偶然的技術(shù)閃光，而是國家意志、制度優(yōu)勢、人才厚度與產(chǎn)業(yè)韌性長期共振的必然結(jié)晶。

從“九章”算力躍升、“墨子”星鏈織網(wǎng)，到量子傳感賦能千行百業(yè)，中國在量子計算、量子通信、量子精密測量三大主航道均已實現(xiàn)系統(tǒng)性突破，不僅重塑了全球科技力量對比，更為下一輪產(chǎn)業(yè)革命積蓄了關(guān)鍵變量。

今天，量子科技早已掙脫西方話語壟斷的桎梏，成為中國自主創(chuàng)新的一張閃亮名片——憑借世界一流的工程實現(xiàn)能力、全球最完備的量子產(chǎn)業(yè)鏈配套、以及強有力的國家戰(zhàn)略護航，中國正以堅定步伐，穩(wěn)步邁向全球量子科技治理的核心舞臺。