三院士谈量子计算：全球竞逐下的中国突围

　　“量子计算不是‘要不要做’的选择题，而是‘能不能做好’的必答题。”在9月21日举行的量子科技论坛上，相继登台发言的院士们道出了当前全球量子计算竞争的核心逻辑——量子计算被视为国家科技竞争力的核心指标之一，已成为全球主要国家战略布局的重点。

　　有别于经典计算，量子计算能够突破经典计算机的算力瓶颈，有可能为密码学、材料科学、药物研发、金融建模、人工智能等众多领域带来颠覆性算力支撑。如今，全球每天产生的数据量已突破400万亿字节（quintillion bytes），但受限于经典计算机的算力瓶颈，人类仅能利用其中1%，量子计算是唯一能处理剩余99%数据的技术，它将打开人类认知世界的全新维度，从根本上改写全球发展的规则。

　　作为下一代信息技术的“皇冠明珠”，量子计算正重塑大国科技战略竞争格局 ，各国均在推动量子计算从基础研究方向向工程化、产业化快速迈进。中国如何在技术突破、产业落地、人才培养上实现从“并跑”到“领跑”的跨越？《新民周刊》记者在会后采访了姚期智、俞大鹏、龚新高三位中国科学院院士，解码中国量子计算的现状与未来。

加速发展

俞大鹏：无机非金属材料领域专家，中国科学院院士，北京大学物理学教授，现任南方科技大学物理系讲席教授、深圳量子科学与工程研究院院长。主要从事半导体纳米线材料的制备、关键材料科学问题的研究。

　　俞大鹏院士提出，四十多年前，美国物理学家理查德·费曼提出了“量子模拟”的想法，就是可以利用一个量子机器模拟物理世界，从而构建一个能够揭示分子、材料甚至宇宙本身奥秘的“量子模拟器”。谷歌在2019年使用一款53量子比特的‘悬铃木’量子芯片，率先宣称实现了所谓的‘量子霸权’，但该成果后来不断被经典计算机模拟所破解，所谓的谷歌量子霸权不成立；在2020年，我国光量子计算原型机“九章”实现了超越谷歌‘量子霸权’的“量子优越性”，尤其是在2023年，我国的光量子计算原型机“九章三号”、超导量子计算原型机“祖冲之三号”等进一步展示了“量子霸权”优势；2025年8月，我国的2024量子比特的中性原子量子计算进一步刷新了世界纪录。“现在基本上是‘你方唱罢我登台’的并跑局面，双方的突破性成果交替出现，目前尚无任何一方能断言最后胜出。”

　　姚期智院士则从“创新本质”剖析中美差距。“中国在AI应用上已处于世界第一行列，量子领域也能快速跟进国际前沿，但我们的‘软肋’是源头创新。”像量子力学体系那样的原始理论突破，我们还需要积累。他强调，美国的优势在于“百年家底”——从量子力学建立到现在，相关诺贝尔奖得主超20人，而中国尚未有同类突破，“原始创新不是靠模仿，而是要让科学家为好奇心探索，这是中国要补的核心一课。”

　　龚新高院士的视角则更贴近基础研究。“以前我们靠‘集成创新’，把国外的技术拼一拼就能进步；现在不行了，别人不仅不给你‘零件’，甚至自己也没‘新零件’可给。”他以半导体领域为例，“两年前有人问我一个半导体材料难题，我只能说‘没办法’；现在用AI+物理的方法，终于看到解决的可能”。在他看来，量子计算的国际竞争，本质是基础研究的竞争，“AI与物理的双向赋能、量子与材料的结合，这些都是中国可以突破的‘新赛道’，但前提是基础研究要‘扎得深’”。

AI与量子双向赋能

　　“中国量子计算的技术路线目前是‘多点开花’，没有押注单一方向。”俞大鹏院士介绍，制造量子计算机是实现量子计算的核心关键，比研究量子计算机更紧迫。量子计算体系目前包括超导、硅基量子点、离子阱、中性原子、光量子等系统，在过去几年中，这些系统都是“八仙过海，各显神通”，不断取得巨大的进展，并且在一些非常难的问题如高斯玻色采样问题等方面充分展示了量子优越性。

　　“以量子芯片为例，它是量子计算机的大脑，需要在接近绝对零度（-273.15℃）的极低温下运行。这就需要制造冷量更大、温度更低更稳定的稀释制冷机。目前，国内有十多家企业都在做。”俞大鹏说， “制造量子计算机，我们需要更多的‘单项冠军’，将单一技术做到极致。”

　　俞大鹏指出，中国在量子计算领域已取得显著突破。以深圳为例，过去10年量子研究从零起步，不仅吸引大量国际化人才，还收获多项关键成果，其中“证明复数量子必要性”的研究，为全球量子计算算法设计与硬件研发提供重要依据，成功跻身国内量子研究“国家队”行列。

　　在上海，复旦大学成功研制出中性原子量子计算系统，制定高效并行量子计算指令集；开发AI+量子调控方案，实现了大规模原子系统的自动校准、优化，为量子计算增效提速；近期在量子优化算法上又取得新突破，大幅提升量子计算效率……

　　AI与量子的“双向赋能”，成为国内技术突破的“新引擎”。姚期智院士提到，当前国内已有多个团队探索AI赋能量子技术，“比如在量子纠错领域，以前调上千个参数要靠人手动试许久，现在用AI算法几小时就能完成。谷歌为1个量子比特需105个辅助比特，而中国邓东灵教授团队利用AI优化算法，将辅助比特数量大幅减少，达到世界领先水平”。他同时强调“反向赋能”——用量子计算解决AI的能耗问题，“AI大模型现在‘吃电’严重，用量子计算机可以实现‘低能耗高算力’，这是中国可以领先的方向”。

　　在前沿科学探索中，这种融合更展现出惊人潜力。2015年，LIGO探测器首次探测到引力波，证实爱因斯坦百年前的预言；而近期谷歌DeepMind与相关研究院合作，用AI强化学习治理引力波探测系统的噪声，“就像擦掉眼镜上的灰尘，原本模糊的宇宙信号变清晰了，观测边界也更远了”。姚期智院士形象地比喻，这项突破“开启了新一代引力波研究，能更有效地检验物理学和宇宙学基础理论”。与此同时，量子计算未来可能破解现有RSA加密，而AI为“后量子密码”设计提供了新思路。

龚新高：计算凝聚态物理学家，中国科学院院士，现任复旦大学教授、博士生导师，并担任广东以色列理工学院校长。 

　　龚新高院士则聚焦“AI+材料”的落地可能。“材料就像‘乐高积木’，100多种元素能搭出无穷多结构，但以前不知道哪种有用，主要依据研究者的科学直觉和大量重复的‘尝试法’实验。现在用AI+物理的方法，能快速筛选出半导体、超导材料的可能结构。”他指出，AI技术，特别是深度学习，正在深刻地变革分子动力学模拟领域，解决这一领域长期存在的一些核心瓶颈问题。

　　比如传统分子动力学的核心是“力场”，即描述原子之间相互作用力的数学函数。传统力场基于简单的物理近似，虽然计算快，但精度有限；而高精度的量子力学计算虽然准确，但计算成本极高，无法用于大体系或长时间模拟。AI通过从量子力学计算产生的大量数据中学习，可以构建出既接近量子力学精度、又接近传统力场计算速度的机器学习力场。

　　用传统的实验设备是无法捕捉分子的动态过程的，但AI（如无监督学习算法）能分析模拟数据，自动识别出描述动态过程本质的关键变量（反应坐标），让我们能实际“看到”原本几乎不可能捕捉到的动态过程。“如果说以前是拍照片，现在则可以拍视频了。”

从“小镇做题家”到“创新先锋”

姚期智：计算机科学专家，中国科学院院士。上海期智研究院院长、清华大学人工智能学院院长。长期从事计算机科学和量子信息科学研究 。他奠定了现代密码学的基础，推动了量子计算机的发展理论。2000年获得图灵奖，是获得此奖项的唯一华人。

　　“量子计算的竞争，最终是人才的竞争。”姚期智院士的这句话，是三位院士的共识。当前国内量子领域人才面临“总量够、顶尖少”的困境，如何培养有原始创新能力的人才，成为破局关键。

　　姚期智院士的“姚班”模式，成为人才培养的“标杆”。20年前回国创办实验班时，他就定下“不看死标准”的选拔原则：“每年100多人报名，我们选12至13人，不看分数高低，看有没有‘创新的火花’。” 在他看来，人才培养的核心是“营造一流环境”。“2010年成立交叉信息研究院时，我专门请回密歇根大学正教授段路明，不是靠钱，是靠‘一起做世界前沿事’的愿景。”他认为，一流人才吸引一流人才，“现在美国的年轻科学家想回国，优先考虑我们研究院，因为这里能做他们想做的事”。他同时强调“分工”：“科学家专注科研，成果转化交给VC、企业家，不要让教授既做实验又跑市场，‘又要马儿好，又要马儿不吃草’不现实。”

上图：姚期智院士指出，当前国内量子领域人才面临“总量够、顶尖少”的困境，如何培养有原始创新能力的人才，成为破局关键。 

　　俞大鹏院士的座右铭则是“死等，就是等死”。他在短短几年把深圳量子科技从零带入了国际第一方阵，成为了我国量子科技核心战略力量的南方支柱，取得了一系列具有重大国际影响的成果：玻色编码量子纠错打破量子纠错盈亏平衡点入选2023年度中国科学十大进展，超低损耗分布式超导量子芯片技术为大规模量子计算网络奠定坚实基础，入选2023年度中国芯片科学十大进展；在低温冷头、极低温稀释致冷机、高精度电子束光刻机自主研发等方面取得重大突破。

　　龚新高院士则直面青年科研人员的“生存困境”。他认为，培养创新人才，首先要改革评价体系：“不能只看发了多少文章，要看有没有解决真问题——比如我的团队用AI解决材料难题，哪怕没发顶刊，也是有价值的。”

　　作为复旦大学计算物质科学研究所所长，龚新高致力于推动人工智能与物质科学的深度交叉融合。2024年，国内第一个“AI+物理”的数智中心在复旦大学成立，2025年复旦大学物理系更是首次设立了量子智能英才班，尝试更多地加入创新人才培养理念与中国教育实践相结合，探索人才培养的新模式。

　　龚新高说，目前，“原始创新不足”是我们的一个很大挑战。以前我们可以学别人，跟着别人跑，但现在我们的科技发展已经跑到了很前面，后面能否跑好，其中一个重要的因素在于我们的创新人才。基础研究和应用研究都需要创新人才。他坦言，自己实验室招不到合适的交叉学科人才，“人家说AI让人失业，我这里却缺大量的交叉人才。要懂物理、懂AI，还要愿意做基础研究，但很多年轻人怕‘出不了成果’，不敢来”。

　　俞大鹏院士最后强调，还要鼓励年轻人“把研究做到极致，如果他们能够把科学、技术与工程做到极致，做到艺术-Art，那么诺贝尔奖就是一个副产品，爱给不给”。“现在的年轻人有国际视野、有家国情怀、创新创造的能力，这是我们的优势，但千万不要‘跟班式研究，什么热做什么’。”他以戴森吹风机为例：“一个小产品都能做到世界品牌，量子领域也需要这样的‘单项冠军’。”他建议年轻人珍惜当前的“好时代”：“我们年轻时没这么好的设备、资金，现在条件太好了，要敢想敢干，哪怕失败也没关系——科学就是在试错中前进的。”

　　三位院士均表示，量子计算不是“一蹴而就”的工程，需要“十年、二十年磨一剑”的耐心。

　　非常巧的是，在刚刚过去的10月7日，2025年度的诺贝尔物理奖颁给了超导量子计算的三位先驱——约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷特与约翰·M·马蒂尼斯，以表彰他们在电路中发现宏观量子力学隧穿和能量量子化方面做出的开创性贡献。他们的工作证明，量子世界的奇异规则不仅属于原子与电子，也能在肉眼可见的宏观电路中出现，打破了宏观与微观的界限，为量子计算从理论走向现实铺平了道路，也重新定义了人类操控自然的能力边界。同时，他们的工作也催生了“电路量子电动力学”（cQED），使量子比特能与微波光子强耦合，为量子网络与长距离信息传输打开可能，奠定了大规模超导量子计算网络的坚实基础。

　　展望未来，量子与AI的融合将深刻改变人们的生活。“可以确定的是，这一领域理论与实践紧密相连，必须重视原创技术研发和创新型人才培养。我们要抓住机遇，加强资源投入，让中国在量子与AI融合的时代浪潮中保持领先。”姚期智院士说。记者 陈冰

链接：量子计算（Quantum Computing，QC）

　　量子计算，是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。与经典计算不同，量子计算遵循量子力学规律，它是能突破经典算力瓶颈的新型计算模式。

　　量子计算机，作为执行量子计算任务的设备，以量子比特（qubit）为基本运算单元。在量子计算中，基于量子叠加原理，量子比特的不同状态可被同时存储和处理。