“一台量子计算机如果没有实现量子优越性，就没有任何提供真正算力的可能。”第七届数字中国建设峰会期间举办的中国电信智算云生态大会·量子信息分论坛上，中国科学技术大学教授、博士生导师、“祖冲之号”量子计算原型机总师朱晓波发表主旨演讲时强调。

朱晓波教授在量子信息论坛现场。中电信量子供图

近年来，量子技术取得重大突破，已成为典型的新质生产力，今年政府工作报告明确提出，“制定未来产业发展规划，开辟量子技术新赛道。”在这一背景下，本次量子信息论坛集聚了产学研各界的专家分享，并吸引了来自各个行业的代表出席，以把握量子技术带来的大变革、大机遇。

如何打造实用量子计算机？

朱晓波介绍，量子信息发展已久，最早可以追溯到19世纪末期普朗克提出量子论，20世纪初量子力学建立，带来了第一次量子革命，为量子信息发展奠定了理论基础。随着技术不断进步，人类可以对单个粒子进行有效调控和测试，创造了全新的量子信息产业：量子通信、量子计算、量子精密测量等。

“其中量子通信最为成熟，已开始落地应用，但量子计算还处在原理验证和关键技术突破阶段。”朱晓波指出，不同于经典计算，量子计算基于量子比特，随着比特数增加，量子计算具备指数级的加速计算能力，实现量子计算，需要去操控能量不可分的最小单元，因而如何制造出实用化的量子计算机，成为业界面临的最大挑战。“一旦实现，对国家安全、对信息产业发展，都将是革命性的。”

如何打造实用化的量子计算机？有两个发展方向：一是降低比特操控错误率，二是增加量子比特数目，两者必须同步进行。基于这两个指标，朱晓波分别介绍了量子计算发展的三个阶段：

第一个阶段，实现“量子优越性”或称“量子称霸”，即针对特定问题的计算能力超越经典超级计算机；第二个阶段，实现具有应用价值的专用量子模拟系统，可在组合优化、量子化学、机器学习等方面发挥效用；第三个阶段，实现可编程的通用量子计算机，能在经典密码破解、大数据搜索、人工智能等方面发挥巨大作用。

目前来看，量子计算研究已实现第一阶段跨入第二阶段，而跨入完成的标志就是量子优越性的实现。

“近几年来，国家和业界对量子计算研究进行了大量投入。”朱晓波如是说。全球有4台量子计算机实现了“量子优越性”，分别是美国谷歌的悬铃木（Sycamore）、加拿大Xanadu的北极光（Borealis），以及国内的光量子计算机“九章”、超导量子计算机“祖冲之二号”。

超导量子计算机产业进展

量子计算机有多条技术路线，包括超导量子比特、超冷原子、光量子、离子阱、半导体量子点、拓扑量子计算、金刚石N-V色心等。中国是目前世界上唯一在超导量子和光量子两种物理体系上都实现“量子计算优越性”的国家，而超量融合的量子计算云平台是量子计算走向实用化的主流形式。

作为“祖冲之号”量子计算原型机总师，朱晓波重点讲解了超导量子计算机的产业进展，这也是主流的技术路径之一。他介绍了超导量子计算机几大组成部分：一是量子处理器和实现极低温极低噪声的低温组件，要操控量子，必须将其放在极低温（-273.10℃）环境；二是室温段电子学操控系统；三是操控系统和软件系统。最后是量子计算云平台，这是做大做强量子计算生态的关键，要与量子硬件同步发展、互相促进。

“一个超导量子比特翻转一次的能量，大概是蝴蝶扇动一下能量的10亿亿分之一。也就是操控10亿亿分之一翻转，精度还要达到万分之一。”朱晓波感叹。在研究团队的努力下，中科大将每个量子比特错误率降低到了千分之几的水平，同时，中科大还自主研发了稀释制冷机、电子学控制系统等关键组件，解决了“卡脖子”的难题。

朱晓波再度强调，“为了保持我们在超导体系量子计算的领先优势，我们会持续做更深度的量子优越性实验，否则所有的东西都是镜花水月。”

天衍量子计算云平台扮演要角

在演讲中，朱晓波重点强调了量子计算云平台的价值。他认为，量子计算想要成功，需要真正落地去应用，反过来启发研究者的灵感、打造更优的编程环境。即使现阶段的量子计算机还不具备解决实际应用问题的能力，也必须花大力气建设好云平台，这是量子计算的未来运行模式。硬件一旦取得重大突破，将迸发出巨大的能量。

中国电信在这一领域进行了重要布局，中电信量子集团作为中国电信全资子公司，承担了中国电信发展量子信息产业的使命。

2023年11月，在广州召开的2023数字科技生态大会上，中国电信正式发布了 “天衍”量子计算云平台。“天衍”量子计算云平台实现了“国云”天翼云超算能力和176量子比特超导量子计算能力的融合，是具有“量子优越性”能力的超量融合云平台。

半年之后，在本次论坛上，中电信量子集团在内4家合作伙伴联合发布了“四算融合试验场”，进一步推动超量融合发展。

中国电信（安徽）四算融合试验场发布。中电信量子供图

“我们将坚定量子产业发展的方向，持续推动量子科技基础研究和技术研发成果向多行业领域的融合创新应用。发挥央企在建设现代产业体系，构建新发展格局中的科技创新、产业控制和安全支撑作用，为推动量子基础研究，多行业的融合创新发展，打造新质生产力而不懈努力。”中国电信副总经理唐珂在会上表态。（沈劲松）

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