俞大鹏开云kaiyun登录入口登录APP下载

俞大鹏院士（中）跟团队成员探讨科研问题。

受访者供图

习近平总文牍强调：“要充分意识激动量子科技发展的环节性和紧迫性，加强量子科技发展计谋筹办和系统布局，把捏大趋势，下好先手棋。”

量子规划被称为本世纪最具颠覆性的时刻之一。从物理学家笔下的概括公式，到如今内行列国竞相布局的要道领域，量子规划走过了一条怎样的谈路？它为如何此环节，又濒临着哪些挑战？本期“院士讲科普·将来产业”，中国科学院院士、深圳海外量子权衡院院长俞大鹏为咱们逐一解答。

——编 者

从量子力学到量子规划：一场跨越百年的想想勤奋

量子规划的出生，根植于20世纪物理学最久了的翻新——量子力学。

1900年，物理学家普朗克提议了一个假定：能量的接收和开释不是贯串的，而所以最小的“能量子”为单元进行的。这个假定掀开了通往微不雅世界的大门。随后，爱因斯坦、玻尔、德布罗意、薛定谔、海森堡、狄拉克等一批科学行家接踵构建量子力学的表面大厦：德布罗意提议“波粒二象性”，薛定谔给出了描写量子情状的“波动方程”，海森堡揭示了微不雅世界最反直观的特征“不校服性旨趣”。

量子力学的价值不啻于讲解微不雅世界。20世纪后半叶，基于量子力学旨趣的第一次量子科技翻新给东谈主类社会带来久了蜕变，激光、半导体、磁共振成像等时刻均与量子力学关系。其中，基于固体能带表面的半导体时刻更是催生了电子信息产业。

真确将量子力学推向规划科学前沿的，是20世纪80年代的一系列表面突破。物理学家理查德·费曼提议，既然当然在压根上驯顺量子力学的律例，那么用经典规划机模拟量子系统势必濒临指数级的困难——约略不错建造一台驯顺量子力学旨趣的规划机来模拟量子世界。这一构想为量子规划掀开了可能。

从构预见实践：量子规划的驱能源与时刻旅途

插手21世纪，量子规划从表面构想走向工程实践，激动这一进度的有三大驱能源。

一是需求开动。在数字时间，“算力决定一切”。可是，跟着晶体管尺寸迫临物理极限，传统规划机的算力增长遭遇了“天花板”。与此同期，大数据、东谈主工智能、药物研发、雀跃模拟等领域对算力的需求快速增长，东谈主们贵重需要一种全新的规划范式。

二是操控才调的飞跃。历程数十年的时刻积聚，东谈主类还是能够在量子态层面精准地操控微不雅世界。从囚禁单个离子到制备单个光子，从精准为止超导量子电路到主宰单个原子，这些也曾难以瞎想的才调，如今已成为实验室的普通。

三是量子力学自己的深化。回到量子力学确立之初，就连爱因斯坦、薛定谔等科学行家也对量子纠缠、量子重叠等特点深感困惑。2022年，诺贝尔物理学奖授予量子纠缠实验方面的首创性责任；2025年，诺贝尔物理学奖再次授予在电路中不雅测到宏不雅量子隧穿与能量量子化的科学家。由此可见，东谈主类对量子世界的阐发正附近深化。

在时刻旅途上，量子规划呈现出“百花皆放”的形态。主要的时刻蹊径包括超导量子规划、离子阱、光量子规划、中性原子、硅基量子点等。

超导量子规划是当今的主流时刻蹊径，内行超30%的量子规划企业选拔了这一场地。2025年，中国科学时刻大学团队发布的“祖冲之三号”超导量子规划原型机刷新了超导体系的量子规划优厚性世界记载。

光量子规划是中国具有显耀上风的领域。从2020年的76光子“九章”原型机，到2023年的255光子“九章三号”，中国科大团队在光量子蹊径上不息领跑。

尽管各条蹊径都有长足逾越，但量子规划距离提供通用、可容错的算力撑持仍有绝顶距离。中国信息通讯权衡院发布的《量子规划发展态势权衡申报（2025年）》指出，现时量子规划正处于时刻攻坚的要道时间，将来何种时刻蹊径能在竞争中胜出尚不解确。

中国量子规划：从跟跑到并跑的前沿探索

中国在量子规划领域的发展速率令世界珍视。

2019年，谷歌声称凭借53比特超导处理器“悬铃木”率先终廓清量子规划优厚性。2020年，中国科大团队得手研制76光子的“九章”光量子规划原型机，这一效果使我国成为第二个终了量子规划优厚性的国度。次年，“九章二号”和“祖冲之二号”接踵问世，使中国成为内行惟一在两条时刻蹊径上均达到量子规划优厚性的国度。

2025年3月，“祖冲之三号”超导量子规划原型机崇敬发布，其处理“量子立地显露采样”问题的速率冲破超导体系量子规划优厚性世界记载。2026年5月，中国科大团队再次获取紧要突破——得手研制出可编程量子规划原型机“九章四号”，初次主宰和探伤高达3050个光子的量子态。“九章四号”求解高斯玻色采样任务的速率比现时内行最快的超等规划机更快。这一效果进一步安定了我国在光量子规划领域的当先地位。

量子科技已被列为我国优先发展的将来产业。安徽合肥国度实验室牵头组织推行“量子通讯与量子规划机”国度科技紧要专项，统筹合作寰宇上风资源。

量子规划的发展蹊径图大要分为3个阶段：起原是终了量子规划优厚性，其次是探索含噪中等领域量子处理器的试验应用，最终见识是构建大领域、可纠错的通用量子规划机。

从当今的时刻施展来看，从量子规划优厚性到灵验算力之间仍有绝顶的距离。但场地封锁廓清，脚步正在加速。从费曼上世纪80年代的构预见“九章四号”的问世，量子规划正从表面走向现实，从实验室走向产业。这条路诚然漫长，但每一步突破都是为走向一个全新的规划时间积蓄力量。

（作家为中国科学院院士、深圳海外量子权衡院院长，本报记者吕绍刚采访整理）

■延长阅读

“量子”知几许

【量子优厚性】

量子优厚性，指的是在惩处某些特定问题上，由于量子关系重叠、量子纠缠等特点，量子规划机具有远超经典规划机的才调。比如，面对立地量子显露或玻色采样等问题，当今，“祖冲之号”超导量子规划机和“九章”光量子规划机都展示出量子优厚性。不外，这些问题当今仅仅用来权衡量子处理器举座性能的一种妙技，展示的是量子规划的后劲，距离量子规划应用还有一段距离。

【光量子规划】

光量子规划径直用光子动作信息载体，应用光子的不同旅途或偏振场地来编码逻辑“0”和“1”。应用量子重叠，一个光子能同期探索多种情状，其内核是为止干预，骨子上是应用波的关系重叠特点，通过光的物理演化求解出复杂的数学难题。

【量子纠缠】

量子纠缠，是指两个或多个粒子在组成一个举座后，不管相距多远，它们的情状都会霎时关联。就像两个硬币纠缠在沿途，在不雅测之前，每个硬币的朝向都不校服，当不雅测到一枚硬币向上时，另一枚会霎时朝下开云kaiyun登录入口登录APP下载，哪怕它被带到了月球。这种看似“超距”的神奇场所，恰是现时量子通讯、量子规划、量子精密测量等前沿时刻的基石。