当经典计算逼近物理极限
人类算力迎来全新可能
在大国科技博弈愈演愈烈的今天
量子计算
这个看似遥远的前沿领域
正一步步走向现实
3月24日下午，第5期钱塘讲堂如约开讲。本期特邀中国科学院物理研究所范桁研究员，以“量子计算前沿：大国博弈与技术变革”为题展开分享。范桁研究员用通俗易懂的语言揭开量子计算机的神秘面纱，从核心原理到技术突破，从全球竞争格局到中国创新成果，全方位解读量子计算领域的前沿动态，带领现场听众共同思考下一代算力革命的发展方向，带来一场硬核又生动的量子科技学术盛宴。
没有终点的算力革命
经典计算机以比特为单元，信息表达非0即1；而量子计算机以量子比特为核心，依托叠加、纠缠、干涉性质实现并行和指数级加速。
讲座伊始，范桁研究员便明确指出：量子计算不是更快的经典计算，而是一种全新的计算范式。它的出现，将重构密码安全、材料研发、药物分子设计、人工智能等领域的底层逻辑。
为了让深奥的量子理论变得易懂可感，他从量子叠加、量子纠缠、量子干涉三大核心效应出发，用直观的对比拆解经典比特与量子比特的本质区别，结合2025年诺贝尔物理学奖表彰的“宏观量子隧穿及电路能级量子化”相关研究，清晰阐释了超导量子计算的科学根基，让现场听众轻松理解量子计算的核心原理，触摸到量子世界独特魅力。
向“量子优势”进发
娓娓道来间，范桁研究员带领大家回望量子计算发展脉络：从基础量子现象发现，到超导量子芯片研制，再到量子云平台开放服务，人类正一步步将“量子优势”从理论变为现实。
他系统梳理全球主流技术路线，介绍中美欧量子战略布局与资金投入，剖析当前国际竞争态势，强调关键设备与核心技术自主可控的重要性。作为我国超导量子计算领域的核心研究者，他分享了团队关键突破：自主建设Quafu量子计算云平台，服务全球30多个国家用户，支撑多项高水平科研成果；成功研制78比特“庄子2.0”超导量子芯片，实现多极驱动预热化，超越经典算法，验证实用化量子优势，相关成果发表于《Nature》，标志我国超导量子模拟研究达到国际先进水平。
通向未来产业的新起点
“量子计算不只是实验室里的科研成果，更是未来产业发展的核心引擎。”范桁研究员在分享中展望，量子计算将在密码安全、金融优化、新材料开发、量子人工智能等领域带来颠覆性应用，是培育新质生产力、抢占全球科技制高点的关键赛道。在大国科技博弈的背景下，量子计算的发展速度与技术高度，将直接影响一个国家在未来科技产业中的话语权。
钱塘问答
问：量子纠错目前的核心难点是什么，未来的发展目标是什么？
范桁：量子计算机的错误率远高于经典计算机，这是量子纠错的核心痛点。经典计算机错误率低至10-18至10-20，基本可以认为不发生错误；而当前量子计算机的单比特操作错误率约为千分之五，经过大量计算后错误会不断累积，最终导致计算结果失效。目前我们主要通过纠错码实现纠错，比如用7个物理比特代表1个精度更高的逻辑比特，先监测量子存储过程中的错误，再通过辅助比特判断错误类型并完成纠正。但这种方式成本极高，未来实际应用中，可能需要上百个物理比特支撑1个逻辑比特。我们的短期目标是将操作错误率从千分之五降低至10-6，长期十年目标是达到10-13，只有大幅降低错误率，量子计算机才能真正走向实用化。
问：超导量子计算在人工智能大模型领域的应用前景如何？
范桁：从硬件层面来看，超导量子计算与现有超算系统的融合难度较低。超导量子计算的测控系统成功率高，能和经典超算形成高效协同，量子计算的结果可直接交由经典系统处理，在通信与技术衔接上无明显障碍。但目前最大的问题是量子计算机错误率过高，例如美国的53比特“量子霸权”实验，计算正确率仅千分之一，且无法判断哪次计算结果是正确的，这让其难以直接应用于对精度要求较高的AI大模型。未来要实现超导量子计算与AI大模型的结合，核心是找到合适的演示方案，让量子+经典的组合计算效果，超越纯经典或纯量子计算，这也是我们团队现阶段的重要研究方向。
问：目前全球量子计算发展多以“比特数”为竞争指标，是否应该制定更清晰的分阶段发展规划？
范桁：这个问题非常关键，也是学术界一直在思考的核心问题。目前全球量子计算发展确实存在“比拼比特数”的现象，但量子计算作为一项重大科技工程，不能只追求数字的增长，更需要明确的分阶段目标和里程碑，就像加速器研究有明确的粒子加速速度、能量指标一样。未来量子计算的发展，应明确各阶段的核心考核指标：比如比特数要达到多少、错误率控制在什么范围、纠错能力实现何种突破、能模拟多大规模的量子系统等。中国在量子计算领域具备体制优势，科研院校已形成了核心研究力量，接下来需要学术界携手合作，提出具有中国特色的量子计算发展路线图，按阶段稳步推进技术突破，避免盲目竞争。
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