核心部件实现国产化！量子计算重大突破

安徽省量子计算工程研究中心近日发布消息，中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”核心部件——高密度微波互连模组国产化研发成功。该模组的成功研发使得量子芯片能够发挥出更强大的计算能力，有助于“本源悟空”高效运行，也为下一代量子计算机研发提供了宝贵的技术支撑。

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高密度微波互连模组实现国产化

安徽省量子计算工程研究中心副主任孔伟成介绍，量子芯片是“量子计算大脑”，需要在-273.12℃或更低的温度环境中运行。高密度微波互连模组则是“神经网络”，既要能准确传输信号，又要隔绝热量，为“量子计算大脑”与外部设备之间的量子信息传输建立起高速、稳定的通道。

在高密度微波互连模组中，有一根至关重要的“线”——极低温特种高频同轴线缆，这根线是量子计算机信号传输的关键组件。

为解决“一根线”难题，本源量子计算科技（合肥）股份有限公司联合中国电子科技集团第40研究所，顺利完成适用于极低温环境的高密度微波互连模组技术攻关，以远低于进口设备的价格，实现了该模组的国产化。

孔伟成表示，这款国产高密度微波互连模组可为100+位量子芯片提供微波信号传输通道，能够在极低热泄漏环境下实现微波信号的跨温区稳定传输。

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为新质生产力提供算力支撑

人民日报科技版前不久发表题为《推动量子计算机更好更快发展》的文章，文中指出，量子计算关系到未来发展的基础计算能力，是必须全力争取的新赛道。加强产学研融通创新，搭建有利于产业发展的良好生态，量子计算机必将为加快培育发展新质生产力、推动经济高质量发展提供强大算力支撑。

文章还提出，作为量子技术的主要发展方向之一，量子计算因其具备计算能力跨越式发展的潜力，成为许多国家竞相追逐的热点。推动量子计算机更好更快发展，需要加强关键技术协同创新、找到合适的应用场景、加强量子计算前沿研究。

量子计算机是实现量子计算任务的物理装置。与经典计算机相比，量子计算机拥有并行性、指数级加速等优势，计算能力异常强大，可应用于大数据、网络信息安全和人工智能、新药研发、金融工程等领域。

而量子芯片是量子计算机的核心部件，其作用类似于经典计算机中的CPU。

综合来看，量子计算具有重要的科学意义和巨大的潜在应用价值。

一方面，在摩尔定律的前提下，以硅基为基础的集成电路技术演进已接近物理极限，量子计算有望成为后摩尔时代计算能力跨越式发展的重要方案之一。

另一方面，量子计算作为新型算力，在数据处理速度和能力方面相比传统计算机有显著优势，未来有望成为加速AI发展的重要引擎。

总体而言，当前量子计算及量子通信产业化前景相对较好，且我国居世界领先位置，预计随着超导技术的不断突破，量子计算机技术路线的逐步确定，以及量子计算算法的持续演进，量子计算及量子通信依靠其高保密性，低时延及高可靠性等特点，应用场景逐步从特种场景向民用消费级领域拓展，从而拓宽市场空间。

同时，因量子计算机当前所需芯片制程并非限制条件，故而量子领域我国有望保持领先态势，引领国际量子技术发展及演化，于量子时代中延续我国在电信领域的领先态势。

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人工智能的“火箭燃料”

当今世界，在各种尖端技术中，人工智能与量子计算被公认为最具颠覆性的两大技术。两者结合更被认为将带来颠覆性的创新，包括可能催生更强大的人工智能，加快“奇点”的到来。

谷歌首席执行官皮查伊曾说过，人工智能与量子计算可以相互赋能，加速彼此发展。两者“合作”的成就堪比列侬和麦卡特尼联手为流行音乐所作的贡献。

对人工智能来说，量子计算被形容为“火箭燃料”，将给AI发展带来重大突破。

一方面，它能加速人工智能模型的训练和推理过程，大大提升AI自我学习以及解决复杂问题的速度与能力。另一方面，量子计算还能帮助破解AI算力瓶颈。

业界普遍认为，算力能级决定了生成式AI发展的前途。而量子计算可以弥补AI算力不足的缺陷。因为AI领域的算法大部分属于并行计算的范畴，而这恰恰是量子计算的长处。

量子计算不仅可以赋能AI，还能与其他更广泛的行业融合，形成“量子计算+”。咨询公司麦肯锡在去年一份报告中确定了四个最有可能收获量子计算早期红利的行业：汽车、化工、金融服务和生命科学。

当前，一些车企已经开始与量子计算领域的“先驱”合作。

比如，戴姆勒正与IBM展开合作，大众汽车联手加拿大量子计算公司D-Wave Systems，现代汽车与美国量子计算公司IonQ结为合作伙伴。

IonQ联合创始人兼首席技术官金俊生（音译）说，量子计算有助于改进电池技术，其优越性将大大超越化石燃料，也能真正帮助遏制全球变暖。

量子计算的“黄金前景”不止于此，它还能助力医疗保健、药物研发、通信、环保、物流等各领域的发展。

以医疗领域为例，量子计算可以加速处理和分析医学数据，为治疗癌症及个性化医疗提供支持。同时，通过模拟分子结构和化学反应，量子计算还能加速药物研发过程。

去年，美国生物技术公司莫德纳宣布与IBM合作，将利用后者的量子计算和生成式AI技术来推进信使核糖核酸疫苗和疗法。

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进入量子算力可用时代

截至5月7日，“本源悟空”已吸引全球范围内超800万人次访问。这一数据见证了中国量子算力首次大规模、长时间向全球开放，标志着中国进入量子算力可用时代。

“本源悟空”由本源量子团队自主研发，搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”，是目前我国最先进的可编程、可交付超导量子计算机。

孔伟成介绍，“悟空芯”是“本源悟空”的核心，但不是唯一的黑科技。基于本源天机量子计算测控系统，用户可以同时下发、执行200个量子线路，这是目前国外竞品都做不到的。“榨干”量子计算机运行过程中的经典处理延时，使得我们的量子计算机拥有前所未有的速度优势。

目前，这台超导量子计算机从硬件到量子芯片，再到操作系统和应用软件，4个方面均自主可控，国产化率已超80%，并在系统稳定性、量子比特数量、运算精度等方面取得了显著进步。

孔伟成表示：“未来，我们将加速量子计算的原理验证、技术转化和应用开发，向着实现大规模可编程通用量子计算机的目标稳步迈进。”

在量子计算领域，以美国为首的发达国家起步早、产业成熟度高。中国在量子领域起步较晚，却进步很快。前不久发表的一篇关于全球量子信息技术专利的论文显示，2003年到2022年，中国量子信息技术专利申请量占全球总量的37%，超过了一些发达国家。

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量子计算的全球竞速

据互联网数据中心IDC预测，到2050年，全球量子技术市场规模将飙升至2600亿美元，只是目前所有的预测数据都是基于量子技术在专业化市场的应用，而量子技术的民用化是大势所趋，如C端通用量子计算机的问世，量子通信与量子测量搭载于更广泛的私用载具上等，由此引爆的增量市场规模将更为庞大。

另外，被视为第四次科技革命的人工智能刚刚启航，数据和算力是其最重要的基础，借助于量子测量传输的海量信息，依靠量子计算的迅疾算速，加之量子通信的安全护航，人工智能的应用步伐将大幅提速，最终产生出的商业价值将无法估量。

还需强调的是，无论是量子计算还是量子通信抑或量子测量，实际都是战略性新兴产业与未来产业的策源高地，如量子计算领域就有超级算力产业与超级存储产业，量子通信领域可产生高级加密产业与新型信息传输产业，量子测量领域能孕育出精密测量与量子传感等产业。

不仅如此，量子技术还能向其他行业渗透并对所及产业展开技术赋能，拉动产业层次的升级，正是如此，量子技术事关一个国家未来的国际产业竞争力水平与能级。更为重要的是，各国的经济、政治以及军事安全与量子技术存在紧密关联，甚至可以说量子技术直接决定着一国在全球多元力量角逐中的安危命运。基于此，集群式加入量子技术的竞争赛道并抢先展开产业布局，成为了主要国家的一致性战略选择。

首先是顶层设计导引先行。作为全球首个在宏观层面创建量子技术发展战略的国家，英国政府早在10年前就发布了“国家量子技术计划”，截至目前，已经成立4个国家量子技术中心。两年之后，欧盟宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目，其中德国制定了《量子计算路线图》，在此基础上启动慕尼黑量子谷研究集群计划。

美国方面，最近几年除美国国会推出了《国家量子行动法案》外，美国政府先后发布《美国量子网络战略愿景》等量子专项战略以及促进量子计算的《国家安全备忘录》，美国政府将量子技术相关计划命名为“微型曼哈顿计划”，比肩大名鼎鼎的原子弹项目“曼哈顿计划”。

另外，加拿大政府也宣布制定国家量子战略，并专门组建了量子工业部，同时日本也在文部科学省设置了对量子技术进行统一管理的专门机构。据第三方数据，除G7（七国集团）均已全面部署量子技术研发计划外，瑞典、荷兰、印度、澳大利亚、丹麦和韩国等国都已实质性启动了本国的量子战略。

其次是专项投资加速扩容。自从启动为期10年的《国家量子行动法案》以来，美国政府的专向投资已累计达到50多亿美元，而欧盟的“量子技术旗舰项目”实施至今，总经费支出已超过40亿欧元。

作为“国家量子技术计划”的支点，英国在该计划颁布的两年后便启动“国家量子技术专项”，每年投资额度达2.7亿英镑，迄今总投入已超过21亿英镑，而且今年年初，英国政府又另外拨出4500万英镑的专项资金，以加快量子技术在改善医疗、能源、交通等方面的应用研究。日本虽在量子技术研究方面有点不温不火，但过去10年的总投资也超过400亿日元。

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编辑｜张毅

审核｜吴新

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