《人民日報》（2026年08月01日 第 06 版）

俞大鵬院士（中）跟團隊成員討論科研問題。受訪者供圖

習近平總書記強調：“要充分認識推動量子科技發展的重要性和緊迫性，加強量子科技發展戰略謀劃和系統布局，把握大趨勢，下好先手棋。”

量子計算被稱為本世紀最具顛覆性的技術之一。從物理學家筆下的抽象公式，到如今全球各國競相布局的關鍵領域，量子計算走過了一條怎樣的道路？它為何如此重要，又面臨著哪些挑戰？本期“院士講科普·未來產業”，中國科學院院士、深圳國際量子研究院院長俞大鵬為我們一一解答。

——編 者

從量子力學到量子計算：一場跨越百年的思想接力

量子計算的誕生，根植於20世紀物理學最深刻的革命——量子力學。

1900年，物理學家普朗克提出了一個假設：能量的吸收和釋放不是連續的，而是以最小的“能量子”為單位進行的。這個假設打開了通往微觀世界的大門。隨后，愛因斯坦、玻爾、德布羅意、薛定諤、海森堡、狄拉克等一批科學巨匠相繼構建量子力學的理論大廈：德布羅意提出“波粒二象性”，薛定諤給出了描述量子狀態的“波動方程”，海森堡揭示了微觀世界最反直覺的特征“不確定性原理”。

量子力學的價值不止於解釋微觀世界。20世紀后半葉，基於量子力學原理的第一次量子科技革命給人類社會帶來深刻改變，激光、半導體、磁共振成像等技術均與量子力學相關。其中，基於固體能帶理論的半導體技術更是催生了電子信息產業。

真正將量子力學推向計算科學前沿的，是20世紀80年代的一系列理論突破。物理學家理查德·費曼提出，既然自然在根本上遵循量子力學的規律，那麼用經典計算機模擬量子系統必然面臨指數級的困難——或許可以建造一台遵循量子力學原理的計算機來模擬量子世界。這一構想為量子計算打開了可能。

從構想到實踐：量子計算的驅動力與技術路徑

進入21世紀，量子計算從理論構想走向工程實踐，推動這一進程的有三大驅動力。

一是需求驅動。在數字時代，“算力決定一切”。然而，隨著晶體管尺寸逼近物理極限，傳統計算機的算力增長遇到了“天花板”。與此同時，大數據、人工智能、藥物研發、氣候模擬等領域對算力的需求快速增長，人們迫切需要一種全新的計算范式。

二是操控能力的飛躍。經過數十年的技術積累，人類已經能夠在量子態層面精確地操控微觀世界。從囚禁單個離子到制備單個光子，從精確控制超導量子電路到操縱單個原子，這些曾經難以想象的能力，如今已成為實驗室的日常。

三是量子力學自身的深化。回到量子力學建立之初，就連愛因斯坦、薛定諤等科學巨匠也對量子糾纏、量子疊加等特性深感困惑。2022年，諾貝爾物理學獎授予量子糾纏實驗方面的開創性工作﹔2025年，諾貝爾物理學獎再次授予在電路中觀測到宏觀量子隧穿與能量量子化的科學家。由此可見，人類對量子世界的理解正不斷深化。

在技術路徑上，量子計算呈現出“百花齊放”的格局。主要的技術路線包括超導量子計算、離子阱、光量子計算、中性原子、硅基量子點等。

超導量子計算是目前的主流技術路線，全球超30%的量子計算企業選擇了這一方向。2025年，中國科學技術大學團隊發布的“祖沖之三號”超導量子計算原型機刷新了超導體系的量子計算優越性世界紀錄。

光量子計算是中國具有顯著優勢的領域。從2020年的76光子“九章”原型機，到2023年的255光子“九章三號”，中國科大團隊在光量子路線上持續領跑。

盡管各條路線都有長足進步，但量子計算距離提供通用、可容錯的算力支撐仍有相當距離。中國信息通信研究院發布的《量子計算發展態勢研究報告（2025年）》指出，當前量子計算正處於技術攻堅的關鍵時期，未來何種技術路線能在競爭中勝出尚不明確。

中國量子計算：從跟跑到並跑的前沿探索

中國在量子計算領域的發展速度令世界矚目。

2019年，谷歌宣稱憑借53比特超導處理器“懸鈴木”率先實現了量子計算優越性。2020年，中國科大團隊成功研制76光子的“九章”光量子計算原型機，這一成果使我國成為第二個實現量子計算優越性的國家。次年，“九章二號”和“祖沖之二號”相繼問世，使中國成為全球唯一在兩條技術路線上均達到量子計算優越性的國家。

2025年3月，“祖沖之三號”超導量子計算原型機正式發布，其處理“量子隨機線路採樣”問題的速度打破超導體系量子計算優越性世界紀錄。2026年5月，中國科大團隊再次取得重大突破——成功研制出可編程量子計算原型機“九章四號”，首次操縱和探測高達3050個光子的量子態。“九章四號”求解高斯玻色採樣任務的速度比當前全球最快的超級計算機更快。這一成果進一步鞏固了我國在光量子計算領域的領先地位。

量子科技已被列為我國優先發展的未來產業。安徽合肥國家實驗室牽頭組織實施“量子通信與量子計算機”國家科技重大專項，統籌協調全國優勢資源。

量子計算的發展路線圖大致分為3個階段：首先是實現量子計算優越性，其次是探索含噪中等規模量子處理器的實際應用，最終目標是構建大規模、可糾錯的通用量子計算機。

從目前的技術進展來看，從量子計算優越性到有用算力之間仍有相當的距離。但方向已然清晰，腳步正在加快。從費曼上世紀80年代的構想到“九章四號”的問世，量子計算正從理論走向現實，從實驗室走向產業。這條路固然漫長，但每一步突破都是為走向一個全新的計算時代積蓄力量。

（作者為中國科學院院士、深圳國際量子研究院院長，本報記者呂紹剛採訪整理）

■延伸閱讀

“量子”知多少

【量子優越性】

量子優越性，指的是在解決某些特定問題上，由於量子相干疊加、量子糾纏等特性，量子計算機具有遠超經典計算機的能力。比如，面對隨機量子線路或玻色採樣等問題，目前，“祖沖之號”超導量子計算機和“九章”光量子計算機都展示出量子優越性。不過，這些問題目前只是用來衡量量子處理器整體性能的一種手段，展示的是量子計算的潛力，距離量子計算應用還有一段距離。

【光量子計算】

光量子計算直接用光子作為信息載體，利用光子的不同路徑或偏振方向來編碼邏輯“0”和“1”。利用量子疊加，一個光子能同時探索多種狀態，其內核是控制干涉，本質上是利用波的相干疊加特性，通過光的物理演化求解出復雜的數學難題。

【量子糾纏】

量子糾纏，是指兩個或多個粒子在構成一個整體后，無論相距多遠，它們的狀態都會瞬間關聯。就像兩個硬幣糾纏在一起，在觀測之前，每個硬幣的朝向都不確定，當觀測到一枚硬幣朝上時，另一枚會瞬間朝下，哪怕它被帶到了月球。這種看似“超距”的神奇現象，正是當前量子通信、量子計算、量子精密測量等前沿技術的基石。