前言

曾經(jīng)，量子科技只活躍于《自然》《科學(xué)》等頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊的字里行間，或是歐美智庫報(bào)告中遙不可及的遠(yuǎn)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(diǎn)議題！

從“九章”光量子處理器橫空出世，到“墨子號(hào)”衛(wèi)星織就天地一體密鑰網(wǎng)絡(luò)，量子計(jì)算與量子通信正以驚人的加速度演進(jìn)，推動(dòng)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(xí)者”，成長為并肩競(jìng)速的“同行者”，并在多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)率先突破，成為與美國、歐盟等頂尖力量同臺(tái)博弈、深度角力的戰(zhàn)略支點(diǎn)。

從實(shí)驗(yàn)室里的原理驗(yàn)證，到城市光纖網(wǎng)中的實(shí)時(shí)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(yùn)行，中國量子科技正以前所未有的強(qiáng)度吸引著國際社會(huì)的高度關(guān)注。

下一個(gè)震撼世界的量子里程碑，會(huì)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(biāo)簽；但近年來，中國勢(shì)不可擋的創(chuàng)新動(dòng)能，徹底改寫了這一格局。

在量子計(jì)算、量子通信、量子精密測(cè)量三大方向上，中國接連取得標(biāo)志性成果，不僅展現(xiàn)出扎實(shí)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(shí)生產(chǎn)力的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)——這種“研—產(chǎn)—用”閉環(huán)能力，已成為中國量子競(jìng)爭(zhēng)力的核心標(biāo)識(shí)。

這場(chǎng)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(jìn)、產(chǎn)學(xué)研深度融合結(jié)出的碩果。

權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)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(jí)，其中中國市場(chǎng)貢獻(xiàn)率已達(dá)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(qiáng)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(jìng)爭(zhēng)壁壘。

橫向?qū)Ρ瓤梢姡褐袊诹孔涌萍碱I(lǐng)域的累計(jì)財(cái)政與社會(huì)資本投入已逾150億美元，遠(yuǎn)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(jī)制，快速嵌入真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景。

大量實(shí)驗(yàn)室成果經(jīng)由中試平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與地方專項(xiàng)支持，迅速完成從樣機(jī)到產(chǎn)品、從試點(diǎn)到規(guī)模部署的躍升。

如今，從高校基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)、國家級(jí)實(shí)驗(yàn)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)?；逃眯码A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(yùn)行；“墨子號(hào)”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(jí)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(yùn)行。

這些實(shí)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(hù)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(qiáng)勢(shì)崛起，是頂層設(shè)計(jì)精準(zhǔn)錨定、科研攻堅(jiān)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(qiáng)研發(fā)+快轉(zhuǎn)化+廣應(yīng)用”的復(fù)合驅(qū)動(dòng)范式，助力中國在積累硬核技術(shù)的同時(shí)，同步搶占未來產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)與市場(chǎng)主導(dǎo)權(quán)。

三大核心技術(shù)同步突破

中國量子實(shí)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(shí)質(zhì)性躍升之中。

量子計(jì)算、量子通信、量子精密測(cè)量——這三大支柱性技術(shù)齊頭并進(jìn)、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(jì)算被公認(rèn)為下一代信息技術(shù)的關(guān)鍵引擎。

當(dāng)前經(jīng)典計(jì)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(shí)，性能提升日益乏力。

量子計(jì)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(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)加速，完成傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)耗時(shí)數(shù)百年也無法解決的運(yùn)算挑戰(zhàn)。

我國自主研發(fā)的“九章”系列光量子計(jì)算原型機(jī)與“祖沖之”號(hào)超導(dǎo)量子處理器，已在玻色采樣、隨機(jī)線路采樣等基準(zhǔn)測(cè)試中多次驗(yàn)證“量子優(yōu)越性”。

通俗而言，它們?cè)谀承Ｓ萌蝿?wù)中，僅需幾分鐘即可完成超算需數(shù)萬年才能完成的計(jì)算，性能差距達(dá)萬億倍以上。

在分子動(dòng)力學(xué)模擬、新型催化劑設(shè)計(jì)、靶向藥物分子篩選等關(guān)乎國計(jì)民生的重大領(lǐng)域，量子計(jì)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(shí)之內(nèi)完成。

憑借扎實(shí)的硬件架構(gòu)創(chuàng)新與系統(tǒng)集成能力，中國量子計(jì)算已從原理演示邁入工程實(shí)用化快車道，穩(wěn)居世界前三梯隊(duì)，成為與美歐比肩的核心競(jìng)爭(zhēng)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(jī)可靠性與可維護(hù)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(shì)

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(jī)制。

利用單光子不可分割性、量子態(tài)不可克隆性以及測(cè)量坍縮效應(yīng)，量子密鑰分發(fā)（QKD）實(shí)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(hào)，都會(huì)不可避免地?cái)_動(dòng)量子態(tài)，從而被合法通信雙方即時(shí)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(biāo)桿。

2016年8月，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射，首次實(shí)現(xiàn)千公里級(jí)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(jì)南、合肥、上海四大節(jié)點(diǎn)，成為全球最長、最成熟的量子保密通信骨干網(wǎng)。

與此同時(shí)，全國多地正加速構(gòu)建城域級(jí)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(diǎn)量子安全云平臺(tái)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(jià)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(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程加快，量子通信將在國防指揮、跨境支付、智能電網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等關(guān)鍵場(chǎng)景實(shí)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(cè)量是當(dāng)前量子技術(shù)中產(chǎn)業(yè)化成熟度最高、經(jīng)濟(jì)效益最直觀的方向之一。

它巧妙運(yùn)用原子能級(jí)躍遷、冷原子干涉、NV色心自旋等量子現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間、重力、磁場(chǎng)、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(gè)數(shù)量級(jí)。

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

國產(chǎn)冷原子重力儀實(shí)測(cè)精度達(dá)10??g量級(jí)，可在地下礦藏勘探中識(shí)別米級(jí)尺度異常體；量子磁力計(jì)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(shí)系統(tǒng)已納入國家授時(shí)中心主備體系，授時(shí)穩(wěn)定性優(yōu)于1×10?1?。

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

依托完整的量子傳感產(chǎn)業(yè)鏈與國家級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，中國已在該領(lǐng)域建立起從核心器件、整機(jī)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(duì)。

中美量子科技競(jìng)賽

這場(chǎng)圍繞量子科技展開的全球競(jìng)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(dòng)員能力與制度效能的深層較量。

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

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(shì)集中體現(xiàn)于三點(diǎn)：一是舉國體制下對(duì)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(shí)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(jì)算工程化方面，“九章三號(hào)”已實(shí)現(xiàn)255個(gè)光子探測(cè)通道穩(wěn)定運(yùn)行，支持復(fù)雜圖論問題求解；“祖沖之號(hào)”超導(dǎo)量子處理器邏輯門保真度達(dá)99.8%，接近容錯(cuò)門檻；相關(guān)設(shè)備已進(jìn)入國家超算中心與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展聯(lián)合驗(yàn)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(diǎn)數(shù)超100個(gè)，密鑰分發(fā)速率提升至百兆比特每秒量級(jí)，具備大規(guī)模商用基礎(chǔ)。

在量子精密測(cè)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(cè)控單位，實(shí)戰(zhàn)化水平獲權(quán)威認(rèn)證。

中國之所以能在短短十余年實(shí)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(jiān)定、資源配置精準(zhǔn)高效、創(chuàng)新主體活力充沛、成果轉(zhuǎn)化路徑暢通。

這種“目標(biāo)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(shí)”的創(chuàng)新機(jī)制，構(gòu)成了中國參與全球量子競(jìng)合的核心軟實(shí)力。

當(dāng)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(tái)協(xié)議尚未統(tǒng)一、專業(yè)人才缺口依然突出。

未來勝負(fù)手，將聚焦于誰能率先攻克工程穩(wěn)定性、制造經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)兼容性三大關(guān)口，誰就能贏得量子時(shí)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(shì)、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(jì)算、量子通信、量子精密測(cè)量三大主航道均已實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破，不僅重塑了全球科技力量對(duì)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(shí)現(xiàn)能力、全球最完備的量子產(chǎn)業(yè)鏈配套、以及強(qiáng)有力的國家戰(zhàn)略護(hù)航，中國正以堅(jiān)定步伐，穩(wěn)步邁向全球量子科技治理的核心舞臺(tái)。