獨家專訪院士郭光燦:量子科技距大規模商用還要3到5年,四川差異化競爭基礎好

川觀新聞
05/11

編者按

未來已來。

未來產業代表着科技和產業長期發展方向。四川省「十五五」規劃綱要明確,未來五年將聚焦第六代移動通信(6G)、量子科技、元宇宙、前沿生物、腦科學與腦機接口、氫能和可控核聚變、超高速軌道交通、深地科學等8個未來產業領域,系統佈局,搶先發力。未來產業的未來如何把握?四川如何以未來產業塑造經濟發展新優勢?發力未來產業,四川應該如何切入?

即日起,四川日報全媒體推出《對話院士·問計未來》欄目,通過對話行業內有影響力的院士,了解頂尖科學家的專業認知、前沿視野與深刻洞見,共同為加快培育發展未來產業凝聚共識,助力四川高質量發展。

川觀智庫研究員 熊筱偉

2026年以來,國內量子科技產業孖展呈爆發式增長,僅一季度的全行業孖展額已超過2025年全年總和。這被媒體普遍解讀為量子科技正在加速產業化。

量子科技的產業化進程究竟走到哪一步了?這是當前制定相關產業政策的認知基礎,但要得到具體且可信的答案卻並不容易——公開材料中有的表述含糊不清,如「有望實現從技術突破到產業化落地的關鍵跨越」;有的真僞難辨,如至少數十家企業公開發布量子科技產品或自稱獲得商業訂單。

帶着問題,川觀智庫研究員專訪了中國量子研究開拓者和領軍科學家之一,中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦。在一個多小時對話中,他始終保持着科學家的理性和坦誠,既分享了對量子科技產業化進展的最新觀察,也圍繞產業培育給出了對策建議。

院士名片

郭光燦,福建泉州人,中國科學院院士,中國科學技術大學教授,中國量子光學和量子信息科學的開拓者之一。他長期從事量子光學與量子信息的教學和科研工作,率先將量子光學理論體系引入國內,推動我國量子信息科學發展。曾獲國家自然科學獎二等獎、何梁何利基金科學與技術進步獎等榮譽。

量子計算最有可能帶來顛覆性變革

·量子計算當前遠未達到商用階段,做出通用量子計算機才具備市場開發條件;

·通用量子計算機的出現,將使人工智能擺脫算力瓶頸;

·距離通用量子計算機面世,大概還有10年。

川觀智庫:有觀點認為,目前量子科技整體處在產業化驗證期。

郭光燦:差不多,大致處於這個階段,但這樣說不夠準確,不同應用領域的進展是不一樣的。

川觀智庫:麥肯錫近期一篇報告預計到2035年,量子科技三個核心應用領域——量子計算、量子通信、量子精密測量合計全球收入將達到970億美元,其中量子計算將佔據主導,年收入約720億美元,量子通信和量子精密測量分別為150億和100億美元。這個預測靠譜嗎?

郭光燦:我對這方面沒有做過研究。考慮到現在發展非常快,2035年如果達到這個水平也是不讓人喫驚的。那時通用量子計算機應該已經出現了,所以量子計算確實會佔據主導。具體收入數據不好說,但量子計算確實會是量子科技中應用最廣、最有可能給人類社會發展帶來顛覆性變革的應用領域。

川觀智庫:量子計算帶來的「顛覆性變革」,具體指什麼?

郭光燦:本質上是計算機數據處理速度大幅提升。很多需要計算的行業,都會受到顛覆性影響。比如計算能力是當前人工智能發展的瓶頸問題。現在摩爾定律正在逼近它的極限,人類正在接近電子計算機發展的天花板。而通用量子計算機,可讓人工智能發展擺脫算力瓶頸,且耗能遠低於電子計算機。另外比如藥物研發,過去通常需數年篩選出一款新藥,用量子計算可能只需很短時間。

川觀智庫:這種數據處理速度的提升究竟有多大?公開材料稱「遠不止10倍、100倍」,那是1000倍,還是更多?

郭光燦:是指數級增長,2的N次方。其中「N」是量子邏輯比特的數量,量子邏輯比特是通用量子計算機的基本計算單元。一台通用量子計算機至少需要1000個量子邏輯比特,速度提升至少是2的1000次方,這個數字非常巨大。

川觀智庫:關於量子計算產業化進展,我看到兩種公開說法:一種認為量子計算技術發展遠沒有達到市場期望的商用階段,還處於從原型機驗證向專用模擬機研製階段過渡;另一種認為它已經落地實現了商業化運用。哪種說法更貼近實際?

郭光燦:前一種更貼近實際,「從原型機驗證向專用模擬機研製階段過渡」這個說法是可以的。這裏的專用模擬機是指針對特定應用場景去做量子計算,但還做不到像通用計算機那樣「什麼都能算」。

確實有量子計算產品已經賣出去了,但買家買來也是試用,論證它是不是可行、是不是能用來解決所在行業領域的難題。當然現在量子計算機能計算一些真實題目,但這些題目「超算」(注:超級計算機,運算速度極快的一類電子計算機)也能算,量子計算可能會算得更快一些,但算力優勢還不夠明顯。現在電子計算機攻破不了的公開密鑰,量子計算機也還不能攻破,所以還不能說全面超越了電子計算機。考慮到成本控制等因素,量子計算機暫時還不適合大規模商用。等到做出通用量子計算機、能夠解決電子計算機解決不了的問題時,纔算是具備市場開發的條件。

好消息是人工智能技術對量子計算機研究的推動作用非常大。過去估計需要1000個量子物理比特才能夠做成1個量子邏輯比特。做成一台通用量子計算機至少要1000個量子邏輯比特,等於是要100萬個量子物理比特。但是現在人工智能可以幫助科學家設計優化編碼方案,大大減少了量子物理比特的需求量。最新研究認為大概只要2萬個量子物理比特,就能夠做出一台通用量子計算機了。

川觀智庫:在人工智能技術輔助下,通用量子計算機什麼時候能面世?

郭光燦:大概10年以後。

量子精密測量最有可能率先規模化商用

·量子精密測量3到5年能實現規模化商用;

·量子保密通信規模化商用還需5到10年;

·貼上「量子保密通信」標籤就宣傳絕對安全,這不科學。

川觀智庫:量子科技三個主要應用領域中,最有可能率先大規模商業化應用的是哪個?

郭光燦:量子精密測量,預計3到5年能實現。它的產品價格、技術門檻相對低一些,產業化進度會快一點,而且應用市場會非常廣。精密測量的核心就是傳感器,當前傳感器已廣泛用於各行業,而量子傳感器的測量精度、靈敏度更高,比如說目前電網使用的傳感器,可能測不出一些微小但蘊藏風險的電壓波動,量子傳感器就可以;醫療領域,癌症發展早期有些癌細胞在身體中的含量很小,傳統手段測不到,用量子精密測量就可以發現;基礎設施探傷中,量子傳感器能夠測到橋樑的一些細小震動,從而做好風險預警,提高橋樑使用的安全可靠性。

川觀智庫:這些應用目前產業化進展到哪一步了?另外您提到量子精密測量的規模化商用還需要3到5年,如何看待已發布的產品?

郭光燦:就量子精密測量來說,總體上進入市場試用階段了。量子傳感器已在真實電網中試用;醫療領域也有相關團隊與北京、安徽等地醫院合作,目前看試用效果很好,可以提高乳腺癌等部分癌症的早期篩查準確率。但是除了效果以外,產品能不能被市場廣泛接受,還取決於價格能不能更低、尺寸能不能更小等。如果各項要求都能達到,產品又便宜又好,市場自然就打開了。眼下還在努力過程中。

現在是有一些產品在給相關單位試用,但要說實現規模化銷售的產品,我還沒有看到。

川觀智庫:除了量子計算、量子精密測量,三大主要應用領域中還有量子通信。

郭光燦:「量子通信」這個名詞大家都在使用,但它其實是錯誤的,因為通信仍然是經典通信,只是以前用傳統密鑰不夠安全,我們改用量子密鑰來加密,所以應該叫「量子保密通信」。它的核心是利用量子特性產生不可破譯的密鑰,來確保經典通信的安全。

現在量子密鑰有兩種類型,一種是用物理辦法,英文縮寫QKD,通過量子態給通信雙方分發密鑰,只要有人竊聽就會干擾量子態導致被發現,通信雙方就知道不安全從而棄用。這種辦法的安全性,在理論上已經得到嚴格證明。但在實踐中它還是可能會存在漏洞,可能被人利用導致竊聽無法被及時發現。所以用物理辦法來傳密鑰也不是絕對安全,只有把所有漏洞都堵住,同時確認未被竊聽的QKD才能保證通信的安全性。另一種是用數學辦法,英文縮寫PQC,它用複雜函數來做公開密鑰,複雜到量子計算機用目前最強的算法也攻破不了。所以我們認為它是抗量子計算工具,在目前技術條件下可以認為是安全的。但也不排除未來如果出現更強大的量子算法,也有可能會攻破PQC,倒逼我們去進一步開發更好的PQC。

現在有個不好的傾向是,只要貼上「量子保密通信」標籤就宣傳是絕對安全的,這不科學。不管QKD還是PQC,都不是靈丹妙藥。到底有沒有達到安全標準,需要有科學的驗證手段來確定。沒有嚴格檢查,誰也不知道是否安全,相關單位也就不敢用它。

川觀智庫:量子保密通信距離產業化還有多遠?

郭光燦:規模化商用大概還需要5到10年,PQC可能率先落地。目前已有產品開始銷售,也有一些單位在試用,包括金融行業等,但暫時都沒有大規模推廣。業界除了繼續提升保密通信效果,也在努力降成本,儘可能讓量子保密通信的使用門檻更低。

做好產業前瞻佈局,這些是當務之急

·要支持有清晰目標市場、有技術實力的初創公司,切忌「撒胡椒麪」;

·要注重早期應用場景,推動數字新基建和量子科技結合是一個很好的抓手;

·四川可結合現有工業體系去做量子科技應用,與其他省市進行差異化競爭。

川觀智庫:根據公開信息,包括四川在內,至少有超過10個省級行政區將量子科技寫入了「十五五」規劃。要做好相關產業前瞻佈局,政府層面有什麼當務之急?

郭光燦:政府支持要有選擇性,要支持那些有清晰目標市場、有技術實力的初創公司。這種公司往往已經做出一些初步成果,甚至產品已經在交付目標客戶試用,但它們眼下普遍還不能盈利,靠孖展活着。政府去扶一把,相當於在孖展基礎上給企業加個政策「雙保險」,讓它們產業化步伐能夠走得更快、更穩一些。切忌「撒胡椒麪」,對所有做量子科技的公司都給支持,這樣很難做出成績。尤其現在行業受關注度高,一些企業掛個名字就敢跨界做量子科技,相關部門要做好甄別。

至於政府支持的具體方式,「給項目」「給投資」都可以。

川觀智庫:現在量子科技企業缺投資嗎?

郭光燦:不太缺投資,但缺耐心資本。量子科技屬於顛覆性技術,產業化的不確定性相對更高、風險相對更大。當然總體發展趨勢是確定的,人類必然走向量子時代,只是看怎麼能走得更快一些而已。

川觀智庫:您說的「給項目」包括研發項目和應用項目?

郭光燦:對。研發項目是要支持公司提升產品關鍵指標,幫助其加快走向市場。應用項目是要給企業更多的早期應用場景。現在有些人對於顛覆性技術的態度是「等等看」,等技術成熟了再說。如果所有人都這麼想、都不敢喫螃蟹,不光自己錯失發展機遇,也會拖慢量子科技的產業化進展。這種情況就需要政府率先應用,同時動員引導更多行業來試用量子科技,來用它解決行業難題。一旦證明在某個領域能解決問題,就相當於給量子科技產業化打通一條路、打開一片新市場。

要提供早期應用場景,推動數字新基建和量子科技結合是一個很好的抓手,像數據中心、算力中心、衛星互聯網等都可以與量子科技結合。現在已經有這方面的實踐。我知道合肥市就有超算中心開始引進量子計算機,探索打造「量超融合」算力平台。量子計算機不是去替代超級計算機,而是去和超級計算機打配合,共同提升運算速度。美國也有類似探索。

川觀智庫:能否給四川推動量子科技產業化一些建議?

郭光燦:目前四川量子科技產業化在全國算是中等水平,不管研發還是產業化都做出了亮點。但畢竟四川發力量子科技也就是最近10年的事,相比沿海幾個先行省市客觀上還有一定距離。不過全行業還沒有形成成熟市場,大家都有趕超機會。四川工業背景非常強,像航空航天、電子信息等產業基礎很好,個人認為四川完全可以結合現有工業體系去做量子科技應用,與其他省市差異化競爭,做其他省市沒做到的事,蹚出一條自己的路來。

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