這場量子算力的角力,中國不僅沒有缺席,反而在好幾個關鍵節點上搶先亮出了底牌。
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先把谷歌這次到底干了什么說清楚。10月22日,谷歌宣布在量子計算領域取得突破,研究人員聲稱這是首個可驗證的硬件量子優勢演示。
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這是首次有量子計算機成功運行一種可驗證的算法并超越超算能力。這意味著同等級別的量子計算機都可以重復實驗、得到相同的答案,證實結果確實正確。
過去幾年,從谷歌2019年的"懸鈴木"到IBM、再到一些初創公司,"量子優越性"這個詞被反復宣稱又反復推翻,原因就是各家算出來的結果別人復現不了,擱實驗室里再漂亮,落不了地。"量子回聲"算法的妙處在于它有實際用武之地。
谷歌和加州大學伯克利分校合作,在Willow上運行這一算法,對一種含15個原子和另一種含28個原子的分子進行了研究。結果與傳統核磁共振方法相符,并揭示了核磁共振通常無法獲得的信息。
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說白了,這套東西未來可能用在藥物分子結構分析、電池材料表征上面,離產業不算太遠。硬件本身也確實下了功夫。
Willow在整個105量子比特陣列上實現了99.97%的單比特門保真度、99.88%的糾纏門保真度和99.5%的讀取保真度。整個項目跑了上萬億次測量,工程量驚人。
不過冷水也不是沒人潑。批評者指出,所報告的邏輯錯誤率(每周期約0.14%)仍然比運行有意義的大規模量子算法所需的10??水平高出幾個數量級。
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翻譯成大白話就是:現在的Willow還遠遠做不到真正容錯的通用量子計算,距離能解決人類目前算不了的實際難題,還有十萬八千里。谷歌自己其實也心知肚明。
值得玩味的是這次發表的時機。十月初2025年諾貝爾物理學獎剛剛揭曉,三位獲獎者中的米歇爾·德沃雷特,正好是谷歌量子硬件的首席科學家。
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但只要把視線挪到太平洋這一邊,故事完全是另一副模樣。
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就在谷歌Willow剛剛問世、剛開始造勢的幾個月前,合肥的實驗室里其實已經悄悄拿出了一張更重的牌。3月3日,從中國科學技術大學獲悉,潘建偉、朱曉波、彭承志等成功構建了105比特、182可調耦合器的超導量子計算原型機"祖沖之三號"。
經測試,"祖沖之三號"完成83比特、32層的隨機線路采樣,以目前最優經典算法為比較標準,計算速度比當前最快的超級計算機快千萬億倍,比2024年10月谷歌公開發表的最新成果快百萬倍,再次刷新了超導體系量子計算優越性的世界紀錄。
這一突破彰顯了我國在量子計算領域的國際領先地位。千萬億倍是什么概念?寫出來是10的15次方。
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這個數字甚至比谷歌十月份吹的"1.3萬倍"還要大得多。原因很簡單——兩邊比的根本不是一回事。
谷歌"量子回聲"對標的是某種特定的可驗證物理模擬任務,而"祖沖之三號"跑的是經典的隨機線路采樣基準,本身就是為了測量"超越超算"的極限能力。硬件指標也站得住腳。
"祖沖之三號"集成105個數據比特和182個耦合比特,其量子比特相干時間達到72微秒,并行單比特門保真度達99.90%,并行兩比特門保真度達99.62%,并行讀取保真度達99.13%,綜合性能達到國際領先水平。
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把這些數字和Willow的指標擺在一起對比,差距并沒有外界想象的那么懸殊,甚至在某些參數上中國機器還更勝一籌。更關鍵的進展發生在2025年夏末。
研究團隊首次在超導量子計算體系中,清晰觀測到邏輯量子比特的相干時間明確超過了其編碼中所有物理量子比特里最短的那個的相干時間。這個"越糾越對"才是真正的硬骨頭。
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量子比特天生脆弱,錯誤率一高就崩盤,所有想用量子計算干實際活兒的玩家,都卡在這道關上動彈不得。中國團隊是國際上較早把這道門檻跨過去的,意義比刷速度紀錄要重要得多。
光量子這條線上中國同樣手里有貨。光子體系(以"九章"為代表)和超導體系(以"祖沖之號"和谷歌"懸鈴木"為代表)屬于兩條主要技術路線,構建量子比特的方式截然不同。
潘建偉院士此前公開透露過,正在測試中的"九章四號"已超過2000個光子,計算能力將更強。能在兩條完全不同的技術路線上都做出量子優越性的國家,全世界目前只有中國一個。
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所以嚴格來講,谷歌的這次突破遠談不上"卡脖"。它解決的是"可驗證性"這一長期短板,是補課式的進步;中國則是在硬件性能、糾錯能力、技術路線廣度上各有斬獲,整體處于"你追我趕、交替領先"的狀態。
某些自媒體把這事描述成"中國又被遠遠甩開",要么是看不懂行業,要么是有意販賣焦慮。當然,差距確實存在,回避它沒意義。
中國在量子計算生態的成熟度上、在產業鏈外圍如稀釋制冷機、特種微波器件、高純度鈮材料等環節上,確實還要補很多課。這些環節真要被人卡,會比芯片光刻機更隱蔽、更難替代。
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量子賽道這場仗,不會在一兩年內分勝負。谷歌自己說要5年才能落地,業內更主流的看法是10到15年才能看到通用容錯量子計算機。
也就是說,現在領先半個身位、落后半個身位都不算事,真正決定勝負的是后面這十幾年怎么跑。中國能打的牌其實不少。
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第一張牌是應用場景的縱深。中國制造業體量全球第一,新能源汽車、動力電池、光伏、醫藥、化工這些產業的研發需求擺在那里。
據預測,2025年全球量子算力將爆發式增長,催生醫藥研發、密碼學、AI優化等關鍵場景的顛覆性應用,麥肯錫預測2025年量子相關崗位填補率僅約50%,全球研發投入累計超550億美元。
把量子算力直接嵌進這些產業里反推算法迭代,比關起門來刷理論指標更能形成正循環。已經有團隊在嘗試用"祖沖之三號"的算力加速國產大模型訓練、優化電池電極材料模擬,這種"用起來再說"的務實路線,恰恰是中國制造業一貫的打法。
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第二張牌是產學研一體化的速度。潘建偉特別表示,希望與科研院所、高校、企業的優勢力量一起,推進量子信息科技關鍵材料器件設備的國產化研發,提升自主創新體系化能力,構建良好的量子科技產業生態。
這次的成果再次彰顯了我國體系化的攻關能力,讓我們對我國量子信息科技的發展更有信心。從中科院的基礎研究,到本源量子、國盾量子這些企業的產業化嘗試,再到合肥、濟南、武漢一批量子產業園的崛起,這套鏈條搭起來了。
稀釋制冷機國內已經有幾家公司做出了樣機,特種鈮材料、約瑟夫森結工藝也在加速國產化。這些活兒不性感、不容易上頭條,但一寸一寸啃下來的領土最扎實。
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第三張牌是人才儲備的厚度。這點上中國吃過虧也下過狠功夫。
這兩年國內多所"雙一流"高校陸續開設量子信息科學本科專業,把人才培養從研究生階段前移到本科甚至更早。海外引進方面則越來越聰明,不再單押某一個國家,而是把網撒到歐洲、新加坡、日本、澳大利亞的實驗室里去。
這種分散布局讓人才鏈條不會被某一國的政策風向輕易掐斷。第四張牌是基礎設施。
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中國"墨子號"量子衛星、京滬量子干線這些早年的投入,現在開始反哺整個量子科技生態。量子通信和量子計算雖然是兩條賽道,但底層的物理原理、工藝平臺、人才池子是相通的。
中國在量子通信領域早已是全球第一陣營的實力派,這種積累很難短時間內被超越。把這些牌摞在一起看,焦慮根本沒必要。
真正應當警惕的反倒是另一種傾向——為了所謂"趕超"而盲目堆量子比特數、刷新聞通稿、把實驗室原型機當成產業化標桿來吹。量子計算這東西最怕浮躁,錯誤率每降一個數量級都是幾年的功夫,過度承諾到頭來反而傷了自己的信譽。
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谷歌十月的這次亮相之所以聰明,是因為它把一個相對小但扎實的進步包裝成了戰略性突破,配合諾獎效應一起釋放,輿論場上把勢頭做足。中國團隊的特點恰恰相反——干完才說,說出來都是硬貨。
這種風格在短期輿論上吃虧,在長期產業競爭中占便宜。對普通人來說,量子計算聽起來像科幻,離生活很遠。
但如果它真的在5到10年內走進新藥研發、新材料設計、密碼學領域,誰掌握這種算力,誰就能在未來的高端制造和生物醫藥里說話。這就是為什么這場看似遙遠的較量,每一步都值得認真看待。
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中國不需要、也不應該照搬谷歌的路線。在超導和光量子兩條腿走路、把糾錯和可驗證性同時往前推、用國內龐大的產業需求反哺技術迭代、穩扎穩打地補齊供應鏈短板——這條路走得慢一點沒關系,走得穩走得對才最關鍵。
所謂"卡脖",更多時候是一種心理戰。真正能讓我們走出被動的,從來不是某一次"領先1.3萬倍"的爆款新聞,而是實驗室里一個比特一個比特、一次糾錯一次糾錯積累出來的功夫。
這場長跑才剛跑到中段,誰先到達終點,現在下結論都嫌早。
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