2025年作為聯(lián)合國(guó)宣布的量子科學(xué)與技術(shù)國(guó)際年，量子計(jì)算已然成為全球科技領(lǐng)域備受矚目的焦點(diǎn)。量子計(jì)算以量子比特作為基本計(jì)算單元，承擔(dān)著存儲(chǔ)與處理數(shù)據(jù)之重任，其具備的超強(qiáng)計(jì)算能力使其在攻克復(fù)雜計(jì)算難題方面相較于經(jīng)典計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出了壓倒性優(yōu)勢(shì)，如今已被視作人類科技進(jìn)步的下一個(gè)核心突破口，極具廣闊的研究與應(yīng)用前景。

在中國(guó)，量子計(jì)算歷經(jīng)20余載砥礪奮進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的跨越式發(fā)展。2024年1月6日，具有里程碑意義的時(shí)刻來(lái)臨，中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)——“本源悟空”正式上線運(yùn)行，標(biāo)志著中國(guó)邁入算力可用的全新階段。自上線之日起至當(dāng)下，已滿一年，期間，“本源悟空”憑借卓越性能，已為全球139個(gè)國(guó)家的逾1800萬(wàn)用戶成功執(zhí)行超32萬(wàn)個(gè)量子計(jì)算任務(wù)，展現(xiàn)出強(qiáng)大的服務(wù)能力。

一、自主算力出海，彰顯國(guó)際實(shí)力

2024年11月，一則振奮人心的消息傳來(lái)，中國(guó)首家量子計(jì)算公司——本源量子計(jì)算科技(合肥)股份有限公司，邁出關(guān)鍵一步，向海外首次出售中國(guó)自主研發(fā)的量子算力資源，即“本源悟空”的計(jì)算機(jī)時(shí)。“本源悟空”凝聚著本源量子團(tuán)隊(duì)的智慧與心血，為中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，其搭載的72位自主超導(dǎo)量子芯片“悟空芯”獨(dú)具匠心，采用72個(gè)計(jì)算量子比特設(shè)計(jì)方案，同時(shí)涵蓋126個(gè)耦合器量子比特，總計(jì)198個(gè)量子比特。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，量子比特弛豫時(shí)間T1不少于15.3微秒，退相干時(shí)間T2不少于2.25微秒，憑借這一卓越性能，基于該芯片的“本源悟空”量子計(jì)算機(jī)可一次性下發(fā)、執(zhí)行多達(dá)200個(gè)量子線路的計(jì)算任務(wù)，相較于只能同時(shí)下發(fā)、執(zhí)行單個(gè)量子線路的國(guó)際同類量子計(jì)算機(jī)，速度優(yōu)勢(shì)盡顯。

不僅如此，“本源悟空”還配備了中國(guó)首個(gè)量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)——本源司南3.0版本。這一具有開(kāi)創(chuàng)性的系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)對(duì)量子計(jì)算任務(wù)的批處理支持，既能高效協(xié)同量子與經(jīng)典計(jì)算，又可對(duì)量子計(jì)算資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，極大提升了量子計(jì)算機(jī)整機(jī)運(yùn)行效率。

同年4月10日，“本源悟空”再添羽翼，成功裝備中國(guó)首個(gè)PQC(后量子密碼)“抗量子攻擊護(hù)盾”，這一關(guān)鍵舉措使得“本源悟空”在面對(duì)其他量子計(jì)算機(jī)攻擊時(shí)具備更強(qiáng)的抵御能力，切實(shí)保障運(yùn)行數(shù)據(jù)的安全。至此，從算力的卓越提升到全方位的安全防護(hù)，中國(guó)量子計(jì)算機(jī)制造產(chǎn)業(yè)鏈已趨于完備。

據(jù)安徽省量子計(jì)算工程研究中心副主任、“本源悟空”云服務(wù)研制團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人趙雪嬌介紹：“當(dāng)前，本源量子與美國(guó)相關(guān)科技公司以同等價(jià)位向國(guó)際市場(chǎng)出售超導(dǎo)量子算力，外國(guó)企業(yè)對(duì)中國(guó)自主量子算力的采購(gòu)，無(wú)疑是國(guó)際市場(chǎng)對(duì)中國(guó)量子計(jì)算技術(shù)實(shí)力的高度認(rèn)可。”

二、技術(shù)賦能多元領(lǐng)域，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)

現(xiàn)階段，中國(guó)量子算力已深度融入多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。

在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，其廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工程、船舶設(shè)計(jì)等諸多行業(yè)，與飛行器、汽車及船舶的外形設(shè)計(jì)緊密相連。隨著科技發(fā)展，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在應(yīng)對(duì)這些領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的計(jì)算規(guī)模、精度及速度需求時(shí)愈發(fā)捉襟見(jiàn)肘。量子計(jì)算的出現(xiàn)為該領(lǐng)域帶來(lái)全新曙光，相較于傳統(tǒng)方法，量子計(jì)算能夠以更快的速度加速流體動(dòng)力學(xué)仿真進(jìn)程，進(jìn)而大幅縮短研發(fā)周期，有效降低設(shè)計(jì)成本。2024年10月25日，中國(guó)科學(xué)家依托“本源悟空”，成功完成全球最大規(guī)模的量子計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真，這一重大成果不僅充分證明中國(guó)自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)已具備開(kāi)展大規(guī)模、高精度流體動(dòng)力學(xué)研究的雄厚實(shí)力，更為后續(xù)探索更為復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題提供了嶄新的工具與方法。

金融領(lǐng)域同樣是量子計(jì)算大顯身手之地，其可廣泛應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)管理、投資組合優(yōu)化、期權(quán)定價(jià)以及金融市場(chǎng)預(yù)測(cè)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。借助量子算法，金融機(jī)構(gòu)得以更為迅速、精準(zhǔn)地分析海量數(shù)據(jù)，從而為投資者提供更為精確、科學(xué)的投資建議。“本源悟空”此前上線的全球首個(gè)采用分布式量子計(jì)算思路設(shè)計(jì)、規(guī)模最大的投資組合優(yōu)化真機(jī)應(yīng)用，依托強(qiáng)大的“悟空芯”量子芯片，在處理相同規(guī)模問(wèn)題時(shí)，相較于經(jīng)典計(jì)算機(jī)，資源消耗大幅降低，為高效處理大規(guī)模投資組合優(yōu)化問(wèn)題、精準(zhǔn)得出特定風(fēng)險(xiǎn)偏好類型下的最佳收益組合開(kāi)辟了全新路徑。

生物醫(yī)藥行業(yè)更是深受量子計(jì)算的恩澤，在藥物設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、醫(yī)療數(shù)據(jù)的分析與處理等核心領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。“本源悟空”目前已上線分子對(duì)接預(yù)測(cè)應(yīng)用、藥物毒性預(yù)測(cè)應(yīng)用、藥物相互作用預(yù)測(cè)應(yīng)用等多款基于真實(shí)量子計(jì)算芯片的應(yīng)用。其中，藥物相互作用預(yù)測(cè)應(yīng)用以“本源悟空”為堅(jiān)實(shí)計(jì)算后端，創(chuàng)新性地采用量子混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，巧妙融合量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)編碼能力與經(jīng)典圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，不僅顯著提高藥物相互作用預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，還大幅縮短研發(fā)時(shí)間，為藥物開(kāi)發(fā)領(lǐng)域帶來(lái)革命性進(jìn)步。

值得一提的是，2023年，本源量子與蚌埠醫(yī)科大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，共同探索量子計(jì)算在輔助醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別、疾病診斷、藥物篩選、診斷標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)等生物醫(yī)藥領(lǐng)域的深度應(yīng)用。以診治乳腺癌為例，通過(guò)將量子計(jì)算與深度學(xué)習(xí)方法有機(jī)結(jié)合，本源量子精心設(shè)計(jì)混合經(jīng)典量子圖像算法，針對(duì)乳腺鉬靶圖像的分類、分割進(jìn)行高精度快速分析，助力臨床醫(yī)生更為準(zhǔn)確、高效地判斷患者病情，使得中國(guó)自主可控量子算力在醫(yī)療領(lǐng)域得以充分施展拳腳。

三、聚焦人才培育，筑牢發(fā)展根基

量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，離不開(kāi)專業(yè)人才的強(qiáng)力支撐。近年來(lái)，眾多國(guó)家紛紛將量子科技人才培養(yǎng)納入國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃。

在中國(guó)，選擇走一條獨(dú)具特色的人才培養(yǎng)之路——構(gòu)建自主的量子計(jì)算教育體系，即所謂的用量子計(jì)算教育的“中國(guó)筷子”培育人才。自2020年教育部首次增設(shè)量子信息科學(xué)專業(yè)以來(lái)，已有13所高校獲批開(kāi)設(shè)該專業(yè)。尤為值得關(guān)注的是，當(dāng)前全國(guó)已有60余所高校引入本源量子自主量子計(jì)算教育系統(tǒng)，量子計(jì)算教育的“中國(guó)筷子”正日益強(qiáng)壯。

據(jù)趙雪嬌介紹：“我們已與長(zhǎng)江大學(xué)、湖北師范大學(xué)等多所高校開(kāi)展深度合作，通過(guò)攜手共建量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室、量子通信實(shí)驗(yàn)室、量子科技科普基地等，為高校精心打造量子人才教學(xué)科研載體，構(gòu)建自主化量子計(jì)算機(jī)真機(jī)環(huán)境，全力培養(yǎng)具備量子計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力和創(chuàng)新研究能力的復(fù)合型人才。”

目前，重慶郵電大學(xué)、北京理工大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校已成功引入本源量子全物理體系量子計(jì)算學(xué)習(xí)系統(tǒng)；中南大學(xué)、江漢大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)等高校已順利搭建量子計(jì)算教研一體化平臺(tái)；北方工業(yè)大學(xué)、北京師范大學(xué)與天津師范大學(xué)等已在校內(nèi)扎實(shí)部署量子計(jì)算學(xué)習(xí)機(jī)。

不僅如此，本源量子還與高校緊密協(xié)同，共同開(kāi)發(fā)定制化量子計(jì)算教學(xué)資源。例如，蚌埠醫(yī)科大學(xué)與本源量子攜手共建國(guó)內(nèi)首個(gè)量子計(jì)算數(shù)據(jù)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)班，雙劍合璧培養(yǎng)能夠熟練運(yùn)用量子計(jì)算處理醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的高素質(zhì)復(fù)合型醫(yī)學(xué)人才。

中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、“本源悟空”科研團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)人郭國(guó)平強(qiáng)調(diào)：“中國(guó)的量子計(jì)算事業(yè)離不開(kāi)一代又一代人的接續(xù)奮斗。基層量子計(jì)算科技工作者不僅要致力于造出性能卓越的量子計(jì)算機(jī)，更要為國(guó)家精心培育出德才兼?zhèn)涞牧孔佑?jì)算人才。我們將敞開(kāi)核心實(shí)驗(yàn)室大門，讓中國(guó)高校學(xué)生能夠使用中國(guó)自主制造的量子計(jì)算機(jī)實(shí)踐學(xué)習(xí)量子計(jì)算知識(shí)，為國(guó)家培育出更多、更優(yōu)秀的中國(guó)量子計(jì)算人才。”