大游中国股份有限公司-BG大游官方网站-DNA存储纠错编码技术专家

郑韶辉:量子计算未来的可能突破方式从技术攻坚到产业落地的全路径解析

作者:小编 日期:May.14.2026 点击数:  

  

郑韶辉:量子计算未来的可能突破方式从技术攻坚到产业落地的全路径解析(图1)

  大家好,我是郑韶辉。自2009年投身量子领域,我亲历了量子科技从实验室萌芽到产业雏形的全过程,主导或参与投资了国盾量子、九州量子、瑞士IDQ等十余家海内外行业龙头企业,也见证了全球量子计算从“理论验证”向“实用探索”的艰难跨越。如今,量子计算已进入含噪声中等规模量子(NISQ)向实用化过渡的核心阶段,资本热度空前高涨、技术突破持续提速,但行业仍面临诸多瓶颈。今天,我结合二十余年的产业观察与投资经验,和大家深入探讨:量子计算未来的可能突破方式,以及如何打破技术壁垒、推动产业真正走向规模化落地。

  量子计算的核心价值,在于其基于量子叠加、量子纠缠的底层原理,能够实现经典计算无法企及的指数级并行算力,有望解决经典计算难以破解的复杂问题——从新药研发、材料设计到金融风控、密码破解,再到人工智能、气候模拟,量子计算的突破将重构多个产业的发展逻辑。但当前,量子计算仍处于“看得见未来,摸不着应用”的尴尬阶段,核心瓶颈集中在量子比特的规模化、稳定性、操控精度,以及软硬件协同、应用场景落地等多个层面。未来的突破,绝不会是单一技术的单点突破,而是技术、生态、应用、政策多维度协同发力的系统性跨越,具体可从五大核心方向展开。

  当前全球量子计算形成了超导、光量子、离子阱、中性原子四大主流技术路线,各路线各有优劣、互补发展,不存在“唯一最优解”。未来的突破,必然是“多条腿走路”,在各自优势领域实现深耕,同时推动跨路线融合,避免单一路线的技术局限。作为投资人,我始终坚持“宽度一厘米,深度一万米”的聚焦战略,尤其看好光量子路线的弯道超车潜力,这也是我们灵光量子重点布局的方向。

  超导量子计算是目前发展最成熟、最接近规模化的路线,也是全球科技巨头的布局重点。其核心优势在于可复用现有半导体工艺,量子比特操控速度快,易于实现规模化集成,适合大规模量产。目前,超导路线已实现百比特级稳定运行,我国“祖冲之”系列量子计算机实现105比特可编程,美国IBM、谷歌等企业也在持续突破比特规模与操控精度。但超导路线的核心短板的是环境依赖性极强,需要接近绝对零度(-273℃)的低温环境来抑制噪声,且量子相干时间较短,容易受温度、电磁干扰影响导致计算出错。未来,超导路线的突破重点将集中在三个方面:一是提升量子比特的相干时间,通过材料改良(如新型超导材料研发)、封装技术优化,减少外界干扰,延长量子态的稳定时间;二是突破规模化集成瓶颈,解决多比特集成后的串扰问题,实现千比特、万比特级的规模化集成,同时控制成本;三是提升操控精度,将双比特门保线%以上,接近实用化门槛,减少计算错误。

  光量子计算是我国具备优势的路线,也是我判断未来最具弯道超车潜力的方向。与超导路线不同,光量子计算以光子为信息载体,具备环境适应性强、相干时间长、容错潜力大等优势,无需低温环境,可在常温下运行,且抗干扰能力突出,适合远距离传输与分布式计算。我国“九章三号”光量子计算机已实现255个光子,完成高斯玻色取样任务仅需0.001秒,比全球最快超算快10²⁵倍,充分验证了光量子计算的超强算力优势。未来,光量子路线的突破将聚焦于核心器件的国产化与性能提升:一是光子源的稳定性与纯度,研发高性能单光子源,减少光子损耗,提升光子的相干性;二是量子纠缠的操控精度,突破多光子纠缠技术,实现大规模光子纠缠的精准控制,这是光量子计算规模化的核心关键;三是探测器的灵敏度提升,研发高灵敏度、高响应速度的光子探测器,降低探测误差,同时推动核心器件的国产化替代,目前我国量子计算核心器件国产化率已从2020年的30%提升至2026年的92%,未来仍需在高端探测器、光子调制器等领域持续攻坚,摆脱核心技术依赖。

  离子阱量子计算以高精度见长,在量子纠错领域具备天然优势,适合高精度计算场景。目前,离子阱路线的双比特门保线%,Quantinuum公司更是刷新了量子体积纪录,其核心优势在于量子比特的相干时间长,可达毫秒甚至秒级,且操控精度极高,出错率低。但离子阱路线的短板在于规模化难度大,离子阱的体积较大,难以实现大规模集成,且操控速度较慢,适合特定高精度计算场景(如量子化学模拟、密码分析)。未来,离子阱路线的突破重点将是规模化集成技术的创新,通过微型化离子阱设计、新型操控技术(如激光操控优化),实现更多离子的集成与高效操控,同时提升计算速度,拓展应用场景,与超导、光量子路线形成互补。

  中性原子量子计算是近年来崛起的新兴路线,以扩展性突出为核心优势,加州理工团队已创造6100量子比特阵列的新纪录,在大规模并行计算领域潜力巨大。中性原子量子比特的优势在于数量可快速扩展,且制备成本相对较低,适合处理大规模并行计算任务(如气候模拟、人工智能训练)。但其短板在于操控精度较低,量子比特之间的串扰问题突出,且相干时间较短。未来,中性原子路线的突破将集中在提升操控精度、延长相干时间,通过新型激光操控技术、原子排布优化,减少串扰,同时推动与其他路线的融合,实现优势互补。

  值得注意的是,未来量子计算的技术突破,不会是单一路线的“独领风骚”,而是跨路线融合的“协同发展”。例如,超导与光量子结合,可利用超导的快速操控优势与光量子的抗干扰优势,打造混合量子计算系统;离子阱与中性原子结合,可实现高精度与规模化的兼顾。这种跨路线融合,将打破单一路线的技术局限,加速量子计算的实用化进程。

  如果说量子比特的规模化是量子计算的“硬件基础”,那么量子纠错与软硬件协同就是打通实用化落地“最后一公里”的核心关键。当前,NISQ阶段的最大痛点的是噪声干扰——量子比特就像“会分心的小学生”,极易被温度变化、电磁干扰、宇宙射线等微弱干扰影响,导致计算结果跑偏,当前最好的量子处理器,大约每运行1000次就出错一次,而实用化量子计算的要求,是将错误率降到万亿分之一级别,现实与理想间的差距高达10亿倍。因此,量子纠错技术的突破,是量子计算从“实验室”走向“产业化”的必经之路。

  量子纠错的核心逻辑,是通过多个物理比特编码一个逻辑比特,利用量子纠缠的特性,实现错误的检测与修正,就像给量子计算机穿上“防护服”。传统的量子纠错方法,需要大量物理比特来编码一个逻辑比特(例如,实现一个容错逻辑比特可能需要上千个物理比特),导致量子计算系统的复杂度大幅提升,成本居高不下。未来,量子纠错技术的突破将集中在两个方向:一是新型纠错编码方案的研发,优化编码效率,减少编码所需的物理比特数量,降低系统复杂度与成本。2026年,加州理工学院的研究成果已使容错量子计算所需资源降低50%,为容错量子计算奠定了基础,未来将有更多高效纠错编码方案落地;二是容错技术与硬件路线的深度融合,针对不同技术路线的特点,研发定制化的纠错方案——例如,光量子路线可利用光子的抗干扰优势,优化纠错效率;离子阱路线可利用高精度操控优势,减少纠错成本。同时,量子纠错技术的突破,还需要依赖材料科学、精密制造等领域的协同进步,通过提升量子比特的稳定性,从源头减少错误产生。

  除了量子纠错,软硬件协同的突破同样至关重要。当前,量子计算领域存在“硬件强、软件弱”的失衡问题——量子硬件的比特规模持续突破,但量子软件、算法的发展相对滞后,导致很多量子硬件的算力无法得到充分发挥,就像“有了高性能电脑,却没有适配的软件”。未来,软硬件协同的突破将成为量子计算实用化的核心支撑,具体可分为三个层面。

  一是量子软件生态的完善。当前,量子软件生态仍处于初级阶段,缺乏统一的操作系统、编程框架与算法库,导致应用开发门槛极高,多数企业与科研机构难以参与。未来,量子软件生态的突破将聚焦于“标准化、开放化、智能化”:一方面,推动量子操作系统的标准化,研发通用型量子操作系统(如我国“本源司南”已成为全球首个可开放下载的量子操作系统),实现不同硬件平台的兼容,降低应用开发门槛;另一方面,扩大量子算法库的覆盖范围,针对金融、医药、材料等不同行业场景,研发专用量子算法,提升算法的实用性与效率;此外,推动量子软件平台的开放化,构建产学研协同的软件生态,吸引更多开发者参与,加速软件迭代。

  二是量子算法的优化与创新。量子计算的优势能否发挥,关键在于是否有适配的量子算法。当前,多数量子算法仍处于理论验证阶段,缺乏与实际应用场景的深度结合,难以体现量子算力的优势。未来,量子算法的突破将聚焦于“实用化、专用化”:一方面,优化现有量子算法(如Shor算法、Grover算法),提升算法的运行效率,降低对量子比特数量与操控精度的要求,使其能够在现有NISQ设备上运行;另一方面,针对特定行业场景,研发专用量子算法——例如,在新药研发领域,研发量子化学模拟算法,加速药物分子设计与筛选;在金融领域,研发量子风控算法,提升风险预测的准确性与效率;在人工智能领域,研发量子机器学习算法,突破经典AI的算力瓶颈。

  三是AI与量子计算的深度融合,这是未来软硬件协同突破的重要方向。AI与量子计算并非替代关系,而是“最佳搭档”——AI可以帮助量子计算解决噪声干扰、操控精度不足等问题,量子计算则可以为AI提供指数级算力支撑,加速AI模型的训练与优化。2025年,Quantinuum利用大语言模型生成量子算法,效率超越人类设计方案;2026年,英伟达发布全球首个量子AI模型Ising,专门针对量子计算机易出错的痛点,将量子比特校准时间从几天缩短到几小时,纠错速度提升2.5倍,精度提高3倍。未来,AI与量子计算的融合将持续深化:一方面,利用AI技术实现量子比特的自动校准、错误检测与修正,提升量子计算系统的稳定性与效率;另一方面,利用量子计算的算力优势,加速AI大模型的训练,突破经典AI的算力瓶颈,实现AI与量子计算的双向赋能。

  很多人问我,量子计算什么时候才能真正走进我们的生活?我的判断是:未来3-5年,专用量子计算机将率先迎来商业爆发期;而通用容错量子计算机,还需要大约十年时间。量子计算的应用落地,不会是“一步到位”,而是“循序渐进”,从专用场景的试点验证开始,逐步拓展到更多行业,最终实现规模化普及。这也是我作为投资人,重点布局专用量子计算机赛道的核心逻辑——专用机是量子计算实用化落地的“突破口”,也是当前最具商业价值的领域。

  专用量子计算机,即针对特定行业场景、特定计算任务设计的量子计算设备,不需要实现通用容错,只需在特定任务上体现量子算力优势,就能满足行业需求,且对量子比特数量、操控精度的要求相对较低,更容易实现商业化落地。未来,专用量子计算机的应用突破,将集中在四大核心场景,也是我判断最具潜力的落地领域。

  第一个核心场景是新药研发与生命科学。新药研发是一个周期长、成本高、风险大的过程,传统药物分子设计与筛选需要耗费数年时间,成本高达数十亿美元,且成功率极低。量子计算的出现,能够通过量子化学模拟,精准计算药物分子的结构、性质与相互作用,大幅缩短药物筛选的周期,降低研发成本。例如,利用量子计算模拟蛋白质折叠,能够帮助科研人员更好地理解疾病的发病机制,设计针对性的药物;利用量子算法筛选候选药物分子,能够提升筛选的准确性与效率,减少无效研发。目前,全球已有多家药企与量子计算企业合作,开展量子辅助新药研发试点,未来3-5年,随着专用量子计算机的落地,量子辅助新药研发将成为行业常态,推动医药产业的革命性变革。

  第二个核心场景是材料设计与化工领域。材料设计是工业制造的核心基础,传统材料设计主要依靠实验试错,周期长、成本高,难以满足高端材料的研发需求。量子计算能够通过模拟材料的量子结构,预测材料的性能,精准设计符合特定需求的新型材料——例如,新能源领域的电池材料、半导体领域的芯片材料、航空航天领域的高性能复合材料等。利用量子计算,科研人员可以快速筛选出最优的材料配方,缩短研发周期,降低研发成本,同时提升材料的性能。例如,我国科研团队利用量子计算模拟电池电解质材料,成功研发出高性能锂电池电解质,大幅提升了电池的续航能力与安全性。未来,专用量子计算机将在材料设计领域实现广泛应用,推动高端制造业的升级。

  第三个核心场景是金融风控与金融科技。金融领域是数据密集型行业,需要处理海量的交易数据、风险数据,传统计算方法难以快速实现复杂的风险建模与预测,尤其是在高频交易、信用评估、衍生品定价等领域,存在明显的算力瓶颈。量子计算能够利用其并行算力优势,快速处理海量金融数据,构建更精准的风险模型,提升风险预测的准确性与效率;同时,量子算法能够优化衍生品定价模型,降低定价误差,提升金融交易的效率。目前,全球各大金融机构(如摩根大通、高盛、花旗等)均已布局量子金融,开展量子风控、量子定价等试点项目。未来,随着专用量子计算机的落地,量子金融将成为金融科技的核心发展方向,重构金融行业的风控与交易逻辑。

  第四个核心场景是人工智能与大数据处理。当前,经典AI面临着算力瓶颈,随着数据量的爆发式增长,经典计算机难以快速处理海量数据,导致AI模型的训练周期长、效率低。量子计算能够为AI提供指数级算力支撑,加速AI模型的训练与优化,同时突破经典AI的算法局限,实现更精准的图像识别、自然语言处理、推荐系统等。例如,量子机器学习算法能够利用量子叠加与纠缠特性,快速处理海量数据,提升模型的泛化能力与准确性;量子神经网络能够突破经典神经网络的算力瓶颈,实现更复杂的模式识别与决策。未来,专用量子计算机将与AI深度融合,推动人工智能进入“量子AI”新时代,赋能更多行业的智能化升级。

  除了专用机的试点落地,未来应用突破还需要解决两个核心问题:一是应用场景的精准挖掘,避免“为了量子而量子”,要结合行业痛点,找到量子计算能够真正发挥优势的场景,实现“技术适配需求”;二是应用成本的降低,当前量子计算设备的成本极高,普通企业难以承受,未来需要通过技术优化、规模化生产,降低设备成本与使用成本,让更多企业能够接入量子计算服务。此外,量子云平台的发展,也将成为应用落地的重要支撑——通过量子云平台,企业无需购买昂贵的量子设备,只需通过云端接入量子算力,就能开展量子计算应用,降低应用门槛,加速应用普及。中国信息通信研究院的报告显示,量子云平台已成为应用探索与跨域融合的重要支撑,全球已有多家企业推出量子云平台,未来将逐步实现规模化商用。

  量子计算是一项复杂度极高、投入极大、周期极长的前沿技术,单一企业、单一科研机构难以完成全链条的技术突破与产业落地,必须构建“产学研用投”协同发展的生态体系,打破“单打独斗”的发展困境,形成合力,推动行业持续进步。这也是我多年来一直倡导的发展理念,无论是作为投资人,还是作为灵光量子的创始人,我都始终坚持推动产学研协同,搭建行业合作平台。

  从科研层面来看,需要强化基础研究与应用研究的协同,破解“基础研究与产业脱节”的问题。当前,全球量子计算的基础研究主要集中在高校与科研机构,而应用研究主要集中在企业,两者之间缺乏有效的沟通与协同,导致很多基础研究成果难以转化为实际应用,而企业的应用需求也难以反馈到基础研究中。未来,需要搭建产学研合作平台,推动高校、科研机构与企业的深度合作:一方面,企业将实际应用需求反馈给科研机构,引导基础研究的方向,让基础研究更贴合产业需求;另一方面,科研机构将最新的基础研究成果转化给企业,帮助企业突破技术瓶颈,加速产品研发。例如,我国合肥量子科学实验室、北京量子信息科学研究院等机构,已与国内量子企业建立深度合作,推动基础研究成果的产业化转化,取得了良好的效果。

  从产业层面来看,需要推动产业链上下游的协同,构建完整的量子计算产业链。量子计算产业链涵盖核心器件、量子芯片、量子测控系统、量子软件、量子应用等多个环节,每个环节都存在技术壁垒,需要上下游企业协同发力,才能实现全产业链的突破。当前,我国量子计算产业已初具雏形,形成了从量子芯片、测控系统到操作系统的全栈自主产业链,但核心环节仍需持续攻关,产业链上下游的协同性仍有待提升。未来,需要推动产业链上下游企业的合作,实现资源共享、优势互补:例如,核心器件企业与量子芯片企业合作,优化器件性能,降低芯片成本;量子软件企业与应用企业合作,研发适配行业场景的专用软件与算法;量子云平台企业与上下游企业合作,构建“硬件+软件+应用”的一体化服务体系。同时,需要培育一批具有核心竞争力的龙头企业,带动产业链上下游的协同发展,提升我国量子计算产业的整体竞争力。

  从资本层面来看,需要引导“耐心资本”入局,构建多元化的投融资体系。量子计算产业投入大、周期长、风险高,需要长期的资本支持,而短期资本的逐利性难以适应产业发展的节奏。作为投资人,我始终强调,量子产业是马拉松,不是百米冲刺,需要“清醒的钱”——即对产业规律有认知、对技术周期有判断、对失败有承受能力的资本。未来,需要引导更多耐心资本入局,同时构建多元化的投融资体系:一方面,加大政府引导基金的投入,为量子计算产业提供长期的资金支持,同时建立风险分担机制,降低企业与资本的投资风险;另一方面,鼓励民间资本、科技巨头加大投入,通过股权投资、战略合作等方式,支持量子计算企业的发展。此外,需要完善资本市场体系,支持优质量子计算企业上市融资,为企业的持续研发与产业化提供资金保障。据IT桔子统计,截至2026年3月,国内量子计算领域累计融资112.05亿元,2026年前两个半月融资额达22.04亿元,接近2025年全年水平,资本的持续涌入,为产业发展注入了充足活力,但未来仍需引导资本回归理性,聚焦核心技术与应用落地。

  从人才层面来看,需要培育跨学科复合型人才,破解人才短缺的瓶颈。量子计算是一门交叉学科,需要物理学、计算机科学、数学、工程学等多学科背景的人才协同合作,而当前全球量子计算领域的人才缺口巨大,尤其是跨学科复合型人才与应用开发人才。我国量子专业人才主要来自物理学背景,未来走向工程化应用,在跨学科交叉人才和从事应用开发的复合型人才方面仍有较大缺口。未来,需要加强人才培养体系建设:一方面,高校增设量子计算相关专业,培养具备多学科背景的复合型人才,同时加强与企业的合作,开展校企联合培养,提升人才的实践能力;另一方面,引进海外高端人才,完善人才激励机制,吸引更多优秀人才投身量子计算领域。同时,需要搭建人才交流平台,促进国内外人才的交流与合作,提升我国量子计算人才的整体水平。

  量子计算作为未来科技革命的关键领域,已成为大国科技竞争的核心赛道,全球主要科技强国均将量子计算视为战略制高点,并通过国家战略引导与资本投入等方式展开激烈角逐。政策支持是量子计算产业发展的重要保障,未来,量子计算的突破,离不开各国政策的顶层设计与全方位支持。

  从全球范围来看,各国纷纷出台国家战略,加大对量子计算的投入,构建完善的政策支持体系。美国通过《国家量子倡议法案》,7年累计投资达60.78亿美元,2024年又推出《能源部量子领导法案》,5年计划投资约25亿美元,同时协调政府、企业、BG大游科研机构协同发力,构建层次分明、多路径并进的战略实施体系;欧盟通过“量子旗舰计划”,10年投资约11亿美元,2025年又发布《塑造欧洲量子技术战略》报告,聚焦科学研究、人才培养、基础设施建设等领域,推动量子计算的产业化发展;日本、韩国、英国等国家也纷纷出台专项战略,加大投资力度,推动量子计算技术研发与产业落地。这些国家的政策支持,为量子计算产业的发展营造了良好的环境,加速了技术突破与应用落地。

  我国高度重视以量子计算为重点的量子信息技术领域的发展,将其列为未来产业重点培育方向,“十四五”“十五五”规划连续将量子科技列为重点发展领域,2026年《政府工作报告》再次强调加快量子科技等前沿技术布局。同时,我国多地出台专项扶持政策,北京、上海、合肥、深圳等地打造量子科技产业集群,建设量子计算实验室、中试基地,为企业提供研发补贴、人才支持、场景对接等全方位保障。例如,合肥作为我国量子科技的核心集聚区,已形成从基础研究到产业落地的完整生态,集聚了大量量子企业与科研机构,为量子计算的技术突破与应用落地提供了有力支撑。

  未来,我国政策支持的重点将集中在三个方面:一是强化基础研究投入,支持高校与科研机构开展量子计算核心技术的基础研究,突破量子比特、量子纠错、量子软件等核心瓶颈;二是推动产业化落地,加大对量子计算企业的扶持力度,支持企业开展技术研发与产品转化,鼓励企业与行业用户合作,开展应用试点,加速专用量子计算机的商业化落地;三是完善标准体系建设,推动量子计算的标准化发展,明确量子比特、量子纠错、量子软件等领域的技术标准,规范行业发展,同时加强国际标准合作,提升我国在全球量子计算领域的话语权。此外,政策还将引导产学研协同、人才培养、国际合作等,为量子计算产业的发展营造良好的环境,推动我国量子计算产业实现跨越式发展。

  作为一名深耕量子领域二十余年的投资人与从业者,我深知量子计算的突破之路不会一帆风顺,它需要漫长的技术积累、持续的资本投入、充足的人才储备,更需要全行业的协同与创新。当前,量子计算正处于从实验室走向产业应用的关键节点,虽然面临着诸多瓶颈,但我们已经看到了明确的突破方向与广阔的应用前景——多技术路线并行攻坚、量子纠错与软硬件协同突破、专用机先行落地、产学研协同生态构建、政策全方位支持,这五大方向,将共同推动量子计算实现从“理论”到“实用”的跨越。

  很多人问我,量子计算的未来到底有多远?我的答案是:它不会一蹴而就,但一定会如期而至。未来10年,我们将见证专用量子计算机的规模化普及,见证量子计算在医药、材料、金融、AI等领域的深度应用,见证量子计算重构产业格局、改变我们的生活。但这一切,都需要我们保持耐心,拒绝急功近利,坚守“宽度一厘米,深度一万米”的聚焦战略,在核心技术领域持续攻坚;需要我们加强协同,打破壁垒,构建产学研用投协同发展的生态体系;需要我们勇于创新,敢于突破,在技术、应用、生态等多个维度探索新路径。

  量子计算的突破,不仅是一场技术革命,更是一场产业革命,它将重新定义算力的边界,重构人类处理信息的方式,为人类社会的发展带来前所未有的机遇。作为量子产业的参与者、推动者,我将继续坚守初心,深耕光量子计算赛道,推动技术突破与产业落地,同时也希望更多的企业、科研机构、人才投身量子领域,携手共进,共同见证量子计算的辉煌未来,让量子算力赋能千行百业,为人类社会的进步贡献力量。