當(dāng)前，全球量子計(jì)算正從實(shí)驗(yàn)室快步走向產(chǎn)業(yè)賽道。近年來(lái)，歐美紛紛出臺(tái)新一輪量子戰(zhàn)略，預(yù)計(jì)到2035年，量子計(jì)算的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)720億美元，較當(dāng)前激增20倍。

作為我國(guó)量子科技與產(chǎn)業(yè)高地，上海正加速布局這一未來(lái)產(chǎn)業(yè)。8月1日，在上海市科委、市國(guó)資委聯(lián)合主辦的量子科技沙龍上，與會(huì)專(zhuān)家普遍認(rèn)為，面對(duì)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵窗口期，上海應(yīng)盡快建立量子計(jì)算應(yīng)用示范中心，以應(yīng)用場(chǎng)景牽引技術(shù)迭代、產(chǎn)品熟化，通過(guò)培育生態(tài)蓄力產(chǎn)業(yè)動(dòng)能，為量子計(jì)算“核爆點(diǎn)”的到來(lái)做好準(zhǔn)備。

為推動(dòng)量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室走向場(chǎng)景落地，市科委針對(duì)量子計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了公開(kāi)征集，共收集到來(lái)自34家單位的83條場(chǎng)景供需訴求，包括生物醫(yī)藥、材料科學(xué)、化學(xué)化工、人工智能、金融、環(huán)境與氣候研究、交通與物流、量子通信與加密等領(lǐng)域。

“量子計(jì)算+”需從“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”開(kāi)始

“一個(gè)新藥研發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)15年，投入超20億美元，成功率卻僅6.8%?！鄙虾ａt(yī)藥集團(tuán)中央研究院副院長(zhǎng)張晶提到，新藥研發(fā)非常期待量子計(jì)算超級(jí)算力的加入，“量子模擬能力可精準(zhǔn)到模擬分子相互作用、預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊，大幅提升藥物篩選效率，這正是生物醫(yī)藥領(lǐng)域所急切期待的”。

然而，現(xiàn)實(shí)相當(dāng)“骨感”。盡管量子計(jì)算在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景早在三四年前就受到關(guān)注，但“跨界溝通”成了實(shí)際落地的最大障礙?！爱?dāng)前階段更需要‘點(diǎn)對(duì)點(diǎn)’的精準(zhǔn)突破?！睆埦寡?，生物醫(yī)藥涵蓋小分子研發(fā)、大分子結(jié)構(gòu)解析、智能化制造等多個(gè)細(xì)分場(chǎng)景，每個(gè)場(chǎng)景的計(jì)算需求差異顯著，“每一個(gè)點(diǎn)都需要與不同的公司、團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)，才能真正開(kāi)拓出量子計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景”。她認(rèn)為，這些小切口的合作，才是“量子計(jì)算+”走向規(guī)?；瘧?yīng)用的真實(shí)起點(diǎn)。

然而，目前大多數(shù)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)往往對(duì)相關(guān)應(yīng)用行業(yè)缺乏深度認(rèn)知，“我們需要懂量子的醫(yī)藥專(zhuān)家，也需要懂醫(yī)藥的量子專(zhuān)家，這座橋梁亟待搭建。”北京玻色量子科技有限公司副總裁劉若辰表示，他們?cè)跇I(yè)務(wù)拓展中也遇到了類(lèi)似難題，“量子計(jì)算賦能產(chǎn)業(yè)，不是一蹴而就的革命，而是循序漸進(jìn)的對(duì)接?！?/p>

為量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)盡早樹(shù)立引領(lǐng)標(biāo)桿

“現(xiàn)在，量子計(jì)算最需要的是應(yīng)用示范平臺(tái)。”上海聯(lián)合投資有限公司首席技術(shù)官陳斐利認(rèn)為，從產(chǎn)業(yè)角度看，量子計(jì)算生態(tài)培育的迫切性不遜于核心技術(shù)的突破。

在他看來(lái)，量子計(jì)算正處于技術(shù)發(fā)展的早期，硬件路線多元、算法工具匱乏、應(yīng)用場(chǎng)景模糊，此時(shí)建立應(yīng)用示范中心、概念驗(yàn)證中心，既為產(chǎn)業(yè)培育準(zhǔn)備“孵化器”，又為技術(shù)驗(yàn)證打造“試煉場(chǎng)”。

量子沙龍上，多位專(zhuān)家提到，當(dāng)前量子計(jì)算面臨的最大挑戰(zhàn)不是單點(diǎn)技術(shù)突破，而是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試環(huán)境和驗(yàn)證體系，而示范中心的核心價(jià)值就在于構(gòu)建起“技術(shù)—場(chǎng)景—資本”的閉環(huán)。

陳斐利解釋?zhuān)壳?，谷歌、IBM等國(guó)際巨頭雖已推出量子計(jì)算原型機(jī)，但不同技術(shù)路線的性能指標(biāo)難以橫向比較；國(guó)內(nèi)企業(yè)的算法創(chuàng)新，也因缺乏統(tǒng)一的測(cè)試基準(zhǔn)，難以向應(yīng)用端證明價(jià)值?！熬拖窠?jīng)典計(jì)算時(shí)代需要‘跑分軟件’，量子計(jì)算也需要公共的仿真驗(yàn)證平臺(tái)，讓技術(shù)優(yōu)劣有客觀對(duì)照。”

量子沙龍現(xiàn)場(chǎng)

專(zhuān)家建議，示范中心可分階段推進(jìn)：初期聚焦仿真驗(yàn)證，提供標(biāo)準(zhǔn)化的量子計(jì)算測(cè)試環(huán)境；中期建設(shè)開(kāi)源平臺(tái)，匯聚算法工具、應(yīng)用案例和數(shù)據(jù)資源；長(zhǎng)期打造產(chǎn)業(yè)集群，吸引量子硬件、軟件、應(yīng)用企業(yè)落戶，形成具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

中性原子量子計(jì)算崛起

在量子計(jì)算的技術(shù)賽道上，中性原子正成為眾望所歸的一顆新星。沙龍上，多位專(zhuān)家不約而同提到，它可能成為上海搶占量子產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的一張“關(guān)鍵牌”。

中性原子量子計(jì)算以原子為量子比特，通過(guò)激光陣列實(shí)現(xiàn)操控，具有天然的規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)。中性原子無(wú)需復(fù)雜的芯片加工工藝，通過(guò)優(yōu)化激光操控精度即可擴(kuò)展比特?cái)?shù)量，這為其走向大規(guī)模應(yīng)用提供了清晰路徑。

糾錯(cuò)效率是中性原子技術(shù)路線的另一大優(yōu)勢(shì)。量子計(jì)算的核心難題之一是如何通過(guò)糾錯(cuò)技術(shù)提升計(jì)算可靠性。與超導(dǎo)量子比特固定不動(dòng)不同，中性原子可通過(guò)激光“移動(dòng)”，在糾錯(cuò)過(guò)程中減少資源消耗。

中國(guó)科大上海研究院執(zhí)行院長(zhǎng)、上海量子科學(xué)研究中心副主任陸朝陽(yáng)解釋?zhuān)瑢?dǎo)量子比特糾錯(cuò)像“傳紙條”，而中性原子則能“直接送紙條”，使得效率大幅提升——這使中性原子在實(shí)現(xiàn)邏輯比特時(shí)，所需物理比特?cái)?shù)量?jī)H為超導(dǎo)路線的十分之一。

目前，上海已有多支中性原子量子計(jì)算攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，并已取得多項(xiàng)全球領(lǐng)先成果，部分被哈佛團(tuán)隊(duì)在論文中引用。與會(huì)專(zhuān)家表示，依托已有的光學(xué)工程、精密制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，上海有望在中性原子量子計(jì)算的硬件制造、系統(tǒng)集成、應(yīng)用開(kāi)發(fā)等環(huán)節(jié)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈。而應(yīng)用示范中心的建立，將加速這一進(jìn)程——通過(guò)對(duì)接生物醫(yī)藥、金融、材料等場(chǎng)景需求，中性原子量子計(jì)算可在實(shí)際應(yīng)用中打磨性能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)落地的雙向奔赴。