专访本源量子张辉：量子计算何时走出实验室？

随着经典半导体晶体管尺寸逼近物理极限，量子隧穿效应让摩尔定律逐渐失效。第二次量子力学革命正推动量子计算从科研实验室走向产业工程化。本源量子由中国科学院院士郭光灿与郭国平教授联合创立，是国内首家具备量子计算机整机交付能力的企业。本源量子总经理张辉博士围绕量子计算的算力本质、商业化落地路径以及国内外差距进行了深度解析。

算力瓶颈与微观物理：量子计算的颠覆性

经典计算机以晶体管的通断对应二进制的 0 和 1。当工艺节点缩减至几纳米，电子隧穿让传统硬件难以继续通过缩小体积来提升算力。费曼在 20 世纪 80 年代提出利用量子效应构建下一代计算体系，正是跳出传统限制的解法。

在固态器件中构建量子点或超导线路，可以通过电子自旋或人工能级将信息编码在量子比特上。量子比特处于 0 与 1 之间的叠加态，并借助量子纠缠形成天然的并行处理能力。例如在破解基于大数分解的 RSA 加密时，Shor 算法能将经典超算需要数千年的计算缩短至数分钟。在分子模拟、新药研发、金融高频交易与城市级交通调度等复杂矩阵运算场景中，量子算力展现出指数级加速的潜力。

需要明确的是，量子计算机并不会彻底替代经典设备。量子计算长于处理海量数据的并行搜索与微观分子规律模拟，而在日常逻辑交互、常规加减乘除运算上并不占优。未来很长一段时间内，量子算力将作为经典超算中心的专用加速单元协同工作。

从专用到通用：量子计算的发展三部曲

量子计算的产业化演进大致遵循三个阶段：

• 2010—2020 年：原型机研制阶段。打通从底层硬件、测控系统到整机的组装调试，实现机器稳定运转。IBM、Google 于 2016 至 2017 年完成该阶段，本源量子在 2020 年成功研制出工程化超导量子计算机原型机。
• 2020—2030 年：专用量子计算机时代。针对特定行业场景开发专用算力设备，如专门用于高分子化学反应模拟、药物靶点筛选的机器，硬件核心攻坚方向在于提升比特数量、相干时间与门操作保真度。
• 2030 年以后：容错通用量子计算机时代。通过量子纠错码建立数千至数万个逻辑量子比特，实现应对各类复杂运算的通用量子计算机。

客观面对差距：没有「弯道超车」，只有直道追赶

在科研论文与基础理论层面，中国处于全球第一梯队；但在工程化落地、软硬件生态以及专用工业设备方面，与海外巨头仍存在现实差距。

IBM 在全球部署了数十台商用量子计算系统，并联合高盛、摩根大通、大众、巴斯夫等跨国企业建立了庞大的量子应用生态网络。由于海外尚未对国内完全开放高端量子硬件权限，国内必须在全产业链上具备独立研发与制造能力。

在底层硬件制造上，量子芯片高度依赖微纳制造产线、高精度极低温稀释制冷机及测控系统。扩大比特数不仅是物理实验，更是复杂的工程挑战。随着比特增多，信号串扰、热耗散与电磁干扰呈指数级增加，这对微纳加工工艺提出了极高要求。

在直道追赶的过程中，必须警惕「弯道超车」的浮躁心态。只有把关键零配件、高精度测控仪器与芯片制造工艺逐步摸透，才能保障工程化落地的平稳推进。

软件与生态：全产业链自主可控的基石

硬件决定量子计算机的性能上限，软件与操作系统则决定其应用广度。过往经典信息技术在操作系统与编程语言层面严重依赖海外生态，量子计算赛道若要避免受制于人，必须在早期构建自主软件栈。

本源量子推出了国产量子计算机操作系统「本源司南」与计算化学应用软件 ChemiQ，并在高校与科研院所推行教学开发工具。与此同时，公司联合建设银行、中金公司等金融机构以及医药研发团队建立产业联盟，共同开发面向特定场景的量子算法。

在商业模式上，高昂的硬件造价与严苛的工作环境（如接近绝对零度的超导环境）使得「量子云平台」成为未来 5 至 10 年最主流的算力输出形态。通过云端将量子算力开放给人工智能模型训练、生物医药筛选和气象数据分析，能够让更多企业在实际业务中检验并迭代量子算法。