当前,量子科技已然成为全球科技竞争的核心赛道,更是我国实现高水平科技自立自强的关键支撑。作为国内量子信息产业的先行者,国盾量子依托十余年量子通信技术积淀,稳步向超导量子计算领域纵深布局,走出了一条自主可控、软硬协同的产业化创新路径。近日,国盾量子技术专家储文皓深度解读行业发展现状、核心技术瓶颈及企业战略布局,剖析量子计算行业的机遇与挑战。

顺势迭代:从量子通信到量子计算的战略延伸

深耕量子信息产业多年,国盾量子凭借在量子通信领域积累的极低温技术、高精度电子学控制能力及系统工程集成优势,于2013年正式布局量子计算赛道,完成了从量子通信到超导量子计算的战略延伸。

在储文皓看来,量子计算未来将诞生规模庞大的完整产业链,对标如今成熟的经典计算产业,涵盖上游核心芯片到下游场景应用全链条。但行业目前仍处于发展初期,距离规模化商用、形成完善产业生态仍有漫长的攻坚之路。而量子计算的崛起,本质是科技发展突破物理极限的必然结果。

随着摩尔定律逼近物理天花板,传统芯片制程的优化空间彻底受限。数据显示,1965年至2025年,晶体管数量理论应增长1.2万亿倍,而实际仅增长2.36亿倍,差距近万倍。当芯片制程进入1纳米级别,量子态耦合、测不准原理等物理效应开始主导芯片性能,技术突破从工程难题转变为物理难题。在此背景下,跳出经典计算范式的量子计算,成为下一代算力变革最具潜力的核心路径。

正视差距:行业增速不及预期,多维技术待突破

业界公认的“Neven定律”描绘出量子比特规模指数增长、错误率指数下降的理想发展曲线,但目前全球行业实际进展尚未达到工业界预期。2019年谷歌实现60比特突破,2024年推出百比特级“Willow”芯片,与国内“祖冲之”系列迭代节奏基本同步,当前谷歌实验室已实现500比特运行,虽成果显著,但仍无法满足商用需求。

据2025年诺贝尔物理学奖得主Martinis教授的行业研判,2019年至2030年量子计算行业的理论发展增速陡峭,但实际落地进度大幅滞后。储文皓指出,想要实现十年内从百比特向百万比特的稳定跨越,必须重构底层技术体系,对半导体刻蚀、曝光、EDA IP设计等全链条技术进行量子层面的革新升级。

针对量子计算硬件发展的核心痛点,储文皓提出行业通用的“3C核心框架”,精准概括三大攻坚难题。其一为时钟速度(Clock Speed),量子比特相干时间极短,需高频循环校准,目前超导路线可达兆赫兹量级,显著领先于离子阱、中性原子等千赫兹量级技术路线;其二为连通性(Connectivity),直接决定量子纠错、量子路由技术落地效果,中性原子路线凭借灵活性与扫描能力的双重优势,近年发展势头迅猛;其三为成本(Cost),当前单量子比特成本高达万美元级别,百万比特规模化应用下成本压力巨大,未来需通过工业化、规模化发展压缩两至三个数量级成本。

双线布局:平衡比特规模与芯片性能,锚定容错时代

依托中国科学技术大学团队的技术支撑,国盾量子构建起“高性能+高扩展”双线并行的超导量子处理器研发体系,形成“祖冲之”与“骁鸿”两大特色产品系列。

其中,“祖冲之”系列主打高性能路线,采用可调耦合架构,历经三代迭代升级,从初代24比特,迭代至二代66比特搭配110个耦合器、三代105比特搭配182个耦合器,持续优化比特保真度、使用寿命等核心指标。“骁鸿”系列聚焦高扩展性,采用固定耦合架构,已成功实现504比特规模化验证。

储文皓强调,单纯追求比特数量并无实质意义,504比特的“骁鸿”芯片实践证明,架构优化的小比特芯片综合性能更优。行业发展需摒弃浮躁心态,优先实现单芯片逻辑量子比特验证,再稳步推进分布式、多芯片互联技术研发,避免盲目扩张。

基于清晰的技术路线图,国盾量子已完成百比特规模、千分之一错误率的阶段性目标;计划2030年实现数千比特算力突破,将错误率控制在千分之一以内,通过表面码纠错技术把有效错误率降至百分之一;远期冲刺百万比特算力,正式迈入容错量子计算时代。

赋能新赛道:量子AI破解算力能耗瓶颈

量子计算与人工智能的融合,成为行业创新的重要突破口。储文皓表示,人工智能的核心是海量矩阵运算,传统计算机处理该类任务耗时久、能耗高,而量子计算凭借天然的向量空间特性,可通过一次量子态编码,依托物理自然演化完成复杂矩阵运算,算力效率大幅提升。

除此之外,量子计算具备理论可逆计算特性,遵循热力学原理可实现极低能耗运行,有望破解当前AI产业高速发展背后的能源消耗难题。目前量子计算仅替代5%的神经网络运算工作,剩余95%仍依赖经典计算协同,但随着量子硬件持续迭代,其在AI领域的应用占比将持续提升。同时,量子态的探索与坍缩特性,也为模拟人脑思维机制、探索人工智能底层逻辑提供了全新思路。

打破路径依赖:以全新范式构建产业生态

“不能用造马车的经验设计汽车”,这是储文皓对量子计算行业变革的核心判断。他以经典路径依赖案例警示行业:两千年前罗马战车的轮距,最终影响了现代航天飞机助推器的尺寸,固化的传统思维终将制约颠覆性技术发展。

量子计算并非经典计算机的简单升级,而是全方位的范式革新,从底层物理原理、硬件控制逻辑,到软件架构、应用场景,均与经典计算体系截然不同,经典分布式计算、传统芯片纠错的成熟经验,均无法直接套用。这意味着行业需要彻底打破固有思维,重构全新的技术研发与产业落地体系。

在产业生态布局上,国盾量子坚持“专注硬件、共建生态”的开放策略,拒绝打造技术孤岛。企业聚焦核心主业,深耕超导量子处理器、测控系统、制冷设备及底层软件栈研发,同时联合中国电信量子集团、中科弧光、合肥“巢湖明月”、电信“天衍”平台等合作伙伴,搭建完善的量子云服务平台。

目前,其云平台已搭载标准函数库、量子线路编译优化、量子操作系统及多类型模拟器,为行业提供低门槛、高稳定的量子算力服务。应用层面,国盾量子专注输出硬件算力支撑,携手平安银行等行业伙伴探索金融等细分场景落地,形成“硬件攻坚、软件赋能、场景落地”的协同发展格局。

对于未来核心攻坚方向,储文皓明确将“量子纠错”作为核心战略。当前国内纠错技术与国际顶尖水平仍有差距,企业后续将持续扩大算力规模、优化纠错算法、压低运算错误率,全力突破逻辑量子比特核心技术。随着逻辑量子比特落地,Shor密码破解、Grover大规模数据搜索等前沿应用将从理论走向现实。

储文皓表示,量子计算产业化并非单一企业可完成,未来国盾量子将持续深耕硬件技术,联合产业链上下游企业、科研机构协同创新,推动量子计算走出实验室、走出论文,真正赋能千行百业,加速我国量子科技产业化、规模化发展进程。