量子科技如何从实验室走向产业化落地

量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。

今年全国两会期间，全国人大代表、中科院量子信息重点实验室副主任郭国平教授提交了关于贯彻落实中央经济工作会议精神加快我国量子计算研发和应用推广的建议。郭国平建议出台国家级量子计算技术和产业支持政策，鼓励央企及大型国企率先开展量子计算应用赋能场景示范，加快自主量子计算生态圈的构建。

1量子科技成两会“高频词”

历届两会中，量子科技成为成为科技领域中出现次数越来越多的“热词”，具有风向标意义。早在2010年全国两会，政府工作报告在大力发展科学技术方面提到，“前瞻部署生物、纳米、量子调控、信息网络、气候变化、空天海洋等领域基础研究和前沿技术研究”。

2016年全国两会，政府工作报告在回顾“十二五”发展成就时称，“科技创新实现重大突破。量子通信、中微子振荡、高温铁基超导等基础研究取得一批原创性成果”。

2018年和2021年全国两会，政府工作报告在回顾发展成绩中分别谈到量子信息/量子科技。并且，在2021年全国两会发布的“十四五”规划指出，不仅要整合优化科技资源配置，聚焦量子信息等重大创新领域组建一批国家实验室，而且加强原创性引领性科技攻关，瞄准量子信息等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

除两会外，在2022年12月和2023年2月的两次中央经济工作会议上，会议均强调要加快量子计算等前沿技术研发和应用推广。

随着数字化、网络化、智能化深入发展，计算能力已经成为国家科技实力的核心竞争力，量子计算不仅将为后摩尔时代计算能力的提升提供全新的解决方案，而且是事关国家安全的关键核心技术。

针对量子计算的发展，一般可分为两个阶段：

第一阶段，在实验室搭建量子计算系统和展示性量子计算机的任务，即从0到1。

第二阶段，量子计算产业化，走出实验室，接受市场考验，获得用户认可，即从1到N。

对我国而言，国家政府自2016年以来，先后在政策、资金等方面持续投入，大学单位、科研机构和企业积极行动，投身量子计算。

2016年8月，国务院发布的《“十三五”国家科技创新规划》在“科技创新2030-重大项目”中，“量子通信与量子计算机”为名列第三的重大科技项目。

资金投入上，2016-2020年度，政府仅在“量子调控与量子信息”重点专项中累计拨款超过19.554亿元人民币。

企业方面，不仅国内科技公司和互联网企业纷纷开展量子计算研究，而且涌现出许多量子计算创业公司。

经过多年耕耘，中国近年来在量子计算方面取得多项重大进展。中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究团队2020年在76个光子的光量子计算机原型机“九章”实现量子计算优越性，比谷歌“悬铃木”快一百亿倍；

2021年，拥有62个量子比特的超导量子计算机原型机“祖冲之号”诞生，后来升级的“祖冲之二号”达成量子优越性，从而使中国成为世界上唯一一个在两个技术路线上实现“量子优越性”的国家。

毫无疑问，“九章”和“祖冲之号”量子计算机原型机的诞生不仅代表着中国在量子计算某些领域的自主研发能力进入国际先进水平，而且意味着中国在量子计算的发展上跨过第一阶段，迎来从1到 N 的量子计算产业化阶段。

对我国来说，量子计算产业化意义非凡。一方面，只有实现产业化，在市场落地，量子计算才有长久生命力，才能体现出真正的价值和潜力；另一方面，当前，全球量子计算产业化发展迅速，各个国家和地区之间的竞争日趋激烈。

2我国量子计算产业化面临的问题

波士顿咨询（BCG）发布的报告预测，在不考虑量子纠错算法的进展情况下，保守估计到2035年，全球量子计算应用市场规模将达到近20亿美元，2050年暴涨到2600多亿美元；若量子计算技术迭代速度超出预期，乐观估计2035年市场规模可突破600亿美元，2050年则有望飙升至2950亿美元。由此可见，量子计算市场规模发展潜力巨大。

但是，量子计算从实验室走向产业化，还有一段很长的路要走。郭国平指出，我国量子计算科技及产业发展现状依然不容乐观，主要有以下3个问题：

01我国量子计算国内应用落地难

我国量子计算技术研发成本高，商业化开拓难，研发和应用之间“断层”明显。国际上，量子计算的研制开发已步入由龙头企业主导，研发、应用“双向驱动”，应用牵引和市场导向的加速效能凸现。

与国外相比，我国量子计算产业发展较为滞后，和中国量子算力“携手”开发应用的央企不到央企总数的5%，我国现有量子计算产业圈的整体实力仅为国外同类别量子产业圈的百分之一。

同时我们也没有很好的区分高校研究所、实验室的量子科学研究以及产业化、市场化的量子技术产品研发，未能突出量子科技企业的主体创新地位和责任，未充分发挥应用需求牵引和市场竞争的作用。

02欧美“环中国”量子算力“链”已基本闭环

欧美等国量子计算起步早、发展快，产业成熟度高，呈“步步紧逼”态势，已逐步建立“环中国”量子计算生态“链”，并通过科技制裁遏制或迟滞我国量子计算发展。

2017年，美国IBM公司成立的产业联盟拥有210多个成员，涉及500强公司、初创企业、学术机构和研究实验室。加拿大2020年成功组建量子工业部，包含24家专门从事量子领域的加拿大硬件和软件公司。2022年，德国汉堡启动“量子创新之都”量子计算网络联盟。同年，澳大利亚国家级最高机构澳大利亚技术委员会(TCA)宣布成立澳大利亚量子联盟(AQA)。中国周边的日本、韩国、印度，甚至中国台湾省的部分企业都纷纷入局，与这些联盟机构展开合作。

03加快量子计算研发和应用推广要谨防“户户点火、家家冒烟”

“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”，面对日益复杂的量子计算国际竞争形势，我国必须奋起直追，2022年中央经济工作会也明确提出了加快量子计算研发和应用推广。在高度重视有序推进中国量子计算事业的同时，我们也需谨防“家家点火、户户冒烟”，一拥而上搞量子计算，从而分散弱化量子计算赛道上的中国力量。

最近国内出现“量子计算热”后，少数过去很少涉足量子计算研究的企业突然宣称其在量子计算方面有“重大进展”，这种现象需引起重视。欧美大约从30年前开始布局量子计算研发，中国大约从20年前起步量子计算研发，不论是美国还是中国，在量子计算研发方面都经历了一个长期过程。没有人能“一日千里”研制出量子计算机，在欧美国际量子计算“围堵”面前，中国量子计算研发力量需握紧拳头，同心共力，艰苦奋斗。

3助力量子计算“轻松落地”的三条路径

郭国平提到，中国已成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家，但我国量子计算技术研发成本高，商业化开拓难，研发和应用之间“断层”明显，落地较难。

对此，郭国平建议：“出台国家级量子计算技术和产业支持政策，建立相应跨部门协调机制，多部门协同推进量子计算技术与产业发展，集中力量突破重点关键问题。”

一是鼓励使用现有国产首台套量子计算机，引导国产量子计算机更快进入我国经济体系，尽快对国民经济形成实际算力支撑。

二是强化企业创新主体地位和责任，鼓励央企及大型国企率先开展量子计算应用赋能场景示范。

量子计算作为国家战略，关系到国家未来军事安全和经济发展。国家宜鼓励引导央企、大型国企及其他行业龙头企业和量子计算企业在目前国际量子算力已经发挥作用的领域尽快深化合作，这些领域有金融、生物医药、新材料、人工智能、气象预报、密码破译、智能制造等，促进我国量子计算技术在经济层面的应用。

三是发挥国内市场优势，以应用“反推”行业技术发展。

谷歌、IBM等国外企业争相布局自己的量子生态系统，如IBM Q Network已囊括多个行业的100多个组织，涵盖航空、汽车、金融、能源、保险、材料和电子等领域，产品贯穿量子芯片、基础软件、应用服务等产业链上下游。

参考国外经验，我国宜根据经济发展对量子计算的需求，建立完整量子计算应用生态体系，促进量子计算产业链创新链与应用需求的深度融合，设立企业牵头的量子计算产业应用中心，给予国家专项资金支持计划，落实科技创新税收优惠政策，引导企业加大研发投入，扶持产业发展。