➤量子計算的勝負，不取決於某一台機器的參數，而取決於一個國家能否構建可持續演進的全棧生態
文 |《瞭望》新聞周刊記者 何曦悅
在南京舉辦的2025江蘇産學研合作對接大會上，工作人員向游客講解100比特超導量子計算機（2025年9月11日攝）新華社發（劉臻睿攝）
全球量子計算競賽進入白熱化。
這場被視為引領新一輪科技革命與産業變革的戰略競賽，正邁出實驗室，走向産業化的關鍵路口。
中國量子信息科學奠基人、中國科學院院士郭光燦認為，經過奮力追趕，中國量子計算産業已從跟跑中站穩腳跟，進入第一方陣。全球量子計算核心技術競爭，本質是技術突破、供應鏈安全與標準制定的綜合較量。當前，美國正通過供應鏈管控鞏固優勢，歐盟、日本也在加緊布局爭奪標準話語權。這對我國研發速度與産業鏈協同提出前所未有高要求，中國産學研各界要更加堅定地凝聚起“自主可控”的核心共識。
量子計算的勝負，不取決於某一台機器的參數，而取決於能否構建可持續演進的全棧生態。多位受訪專家認為，當前，量子計算的技術路線尚未收斂，中國要聚焦量子芯片、測控系統與操作系統等關乎發展主動權的“必備能力”，從産業規律與實踐出發，構建覆蓋軟硬體核心技術的能力體系，爭取戰略主動。
多國將量子計算上升為國家戰略
美國、歐盟、日本等已將量子計算上升為國家戰略，通過立法、鉅額投資與國際協作展開系統性布局。美國&&《國家量子倡議法案》，在七年內累計投資達60.78億美元；歐盟通過“量子技術旗艦計劃”，在2018～2027年十年間計劃投入約11億美元；日本將2025年定調為“量子産業化元年”，投資1.05萬億日元；2025年韓國也劃撥了1980億韓元預算投入量子科技。
各國均以全鏈條突破為目標，聚焦量子計算發展的關鍵支撐環節——量子芯片系統、量子計算測控系統、量子計算環境支撐系統（簡稱“三硬”），以及量子操作系統與軟體、量子計算雲平台、量子計算應用軟體（簡稱“三軟”）六大核心能力，加速搶佔量子科技制高點。
美歐等圍繞六大核心能力，加快推進産業布局。
以操作系統為核心構建生態。美歐企業及聯盟將操作系統作為生態核心，如IBM的Qiskit、谷歌的Cirq、歐盟“量子互聯網聯盟”的QNodeOS，通過開源框架、軟體層等推動技術標準化與生態協同。同時，加快産業布局，IBM聚焦超導路線，推出“夜鷹”“禿鷲”等系列處理器；美國量子計算初創公司PsiQuantum積極布局百萬量子比特級容錯計算，建設大規模低溫工廠。
通過雲平台快速擴張，聚焦重點産業加速應用探索。美國IBM量子云平台已服務近300家《財富》世界500強企業，用戶規模達60萬；歐盟則通過整合六國超算資源建設“歐洲量子計算機網絡”，強化算力支撐。美國在高盛、默克等企業推動下，探索金融、化工領域算法，歐盟開發量子材料模擬軟體，服務新能源産業。
中國量子産業以“自主可控”為底線，通過“軟硬體協同+生態培育”構建全鏈條能力，在六大核心能力領域取得多項自主成果。中國超導量子計算機已為全球用戶完成量子計算任務，量子計算測控系統、稀釋製冷機等關鍵設備打破國外長期技術壟斷，實現核心硬體自主可控。
在軟體層，中國正加速構建自主技術棧與工具生態，並積累起關鍵實踐經驗。
中國科學技術大學教授郭國平介紹，堅持軟硬體協同攻堅是核心做法之一。我國自主量子計算機操作系統“本源司南”與“本源悟空”量子計算機實現深度適配，形成了全鏈條自主可控的技術體系，為不同技術路線的量子硬體提供統一軟體支撐。該系統已實現量超智融合，能高效管理量子算力，並配套形成覆蓋全流程的開發工具鏈。
構建“工具鏈+開源社區”的生態培育模式，是另一項可複製的實踐經驗。通過QPanda量子計算編程框架、QRunes量子編程語言等工具降低開發門檻，並聯動産學研力量擴大開發者群體。同時，依託量子云平台推進普惠算力服務，讓金融、生物醫藥等行業用戶低成本接入，加速應用場景探索。
我國量子計算雲平台發展迅速，成為降低量子算力使用門檻、推動技術普惠與商業化探索的核心載體。中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員林志榮説，我國的量子計算雲平台在生態構建與市場接入方面加快迭代，影響力持續擴大。以接入國家超算互聯網的“本源悟空”平台為例，其訪問量已超4000萬次，覆蓋全球超160個國家和地區，正在金融、人工智能等場景中積累應用經驗。
在量子應用軟體領域，中國整體處於早期探索，但已形成“場景先行、試點突破”態勢。據了解，我國科研團隊已在自主量子計算機上完成了全球最大規模的量子計算流體力學（QCFD）倣真，證明了即便在當前硬體條件下，通過算法創新也能在工程科學中挖掘出實用價值。
安徽大學教授楊楊説，通過打造開源工具鏈、構建開發者社區，以及通過雲平台提供“算力即服務”，中國正在不斷降低量子計算的應用門檻。但也要看到，應用軟體的深度發展，最終受限於硬體提供的量子比特規模與質量，下一步，要通過更多標杆案例驗證場景，反哺硬體研發，培育用戶生態。
直面技術、生態、標準三大挑戰
綜合受訪專家意見，當前全球量子計算競爭的焦點集中在通用量子計算的實現，例如研發出1000+量子比特容錯芯片，與量子計算生態的構建，如量子云平台的普及，而標準制定將成為決定産業話語權的關鍵。
核心技術壁壘、生態壁壘與標準壁壘成為量子計算需要攻克的核心。
核心技術壁壘源於量子計算極高的專業性。鄭州大學教授郭海中説，量子芯片、測控系統、操作系統等關鍵環節，需要長期技術積累與鉅額研發投入，且軟硬體深度耦合，歐美通過數十年布局，已由IBM、谷歌等機構形成技術代差。相比之下，中國在高一致性量子比特製備、長相干時間控制、規模化集成製造工藝，以及底層軟體與硬體協同優化能力方面仍存在短板，工程化與産業化經驗不足。
量子芯片自主化之路挑戰重重。清華大學教授劉玉璽稱，全球超導、光量子等多條技術路線並行，原材料與高端設備的獲取難度加劇。例如，先進光刻、超低溫封裝、精密加工等高端裝備依賴進口，制約了高良率、大規模量子芯片的穩定製造。
測控系統如同“中樞神經”，目前不同廠商設備之間難以互聯互通，軟硬體接口難以統一，研發成果難以快速復用和規模推廣，抬高了技術門檻與系統集成成本。
劉玉璽分析指出，三大硬體系統共同構成量子算力運行的基礎載體，技術層面相互關聯、相互制約，其自主化水平直接關乎整體産業安全。
生態壁壘源於軟硬體協同的依賴性。楊楊説，全球領先企業通過構建“三硬三軟”完整生態，形成用戶黏性與技術護城河，比如IBM憑藉芯片、Qiskit框架與雲平台的協同，佔據了全球大半開發者資源。相較之下，中國企業在通用軟體工具鏈、開發者社區規模以及跨平台兼容性方面仍較薄弱，生態尚未形成“正反饋”循環，難以快速聚集全球用戶與創新資源。
標準壁壘關乎産業主導權。美國、歐盟正積極牽頭制定國際標準，以掌握未來發展的定義權。我國需提升在國際標準組織中的話語權，否則容易在未來産業規則中處於被動適配地位。
粵港澳大灣區（廣東）量子科學中心研究員鄭盛根説，三大壁壘將不斷拉大頭部與後發者差距，我國實現全鏈條自主可控的戰略意義更加凸顯。
集中力量攻堅三大“必備能力”
展望未來五年，郭光燦院士説，中國量子破局關鍵在於錨定全鏈條自主可控目標，聚焦“三硬三軟”六大核心能力協同攻堅。
集中力量攻堅三大“必備能力”。電子科技大學教授鄧光偉説，六大核心能力中，量子芯片、測控系統與操作系統是關乎發展主動權的“必備能力”，必須集中力量實現突破。環境支撐系統、雲平台、應用軟體則為“延伸能力”，可依託市場與地方資源協同補位。
南京大學教授於揚説，應從國家層面統籌協調，按“統籌攻關、産業培育、要素保障、開放合作”構建支撐體系，對三大“必備能力”實施“揭榜挂帥”聯合攻關，引導各地形成差異化産業集群；科研機構聚焦“必備能力”築牢源頭創新，統籌多技術路線布局，完善“科研—工程化”協同模式；企業錨定市場需求推動成果轉化，平台型企業打造全棧解決方案，“專精特新”企業補齊細分短板；地方政府立足資源稟賦精準定位，避免重復建設，強化跨區域協同。
強化核心技術攻關，培育“科研—産業”共享生態。郭光燦説，技術攻關的核心是，突破含噪聲中等規模量子（NISQ）階段向通用容錯量子計算過渡的瓶頸，推動量子芯片走向規模化量産，並加速量子糾錯等關鍵技術成熟。同時，依託“本源悟空”等自主量子計算機，強化量子云平台“量子+經典”混合算力輸出能力，推動開源社區建設與産業聯盟協同，形成“科研—産業”共享生態，在生物醫藥、金融等重點領域打造規模化應用示範場景，全面激活量子産業發展動能。
鼓勵高校與科研機構開設交叉學科專業，加大軟硬體協同的複合型人才培養。中國海洋大學教授顧永建正推動一項“從娃娃抓起”的人才計劃——“娃娃”指的是理工科本科生。通過創辦“量子人工智能微專業”，邀請企業工程師進課堂，送學生到産業一線實習，彌合學界與業界鴻溝，為産業的可持續發展築牢根基。郭國平建議，構建多層次量子計算教育體系，推進校企聯合訂單式培養，重點培育兼具量子物理、經典軟體與行業認知的複合型工程人才。
