【中國經濟周刊】 記者 楊琳｜北京報道
量子技術，作為數位時代的關鍵技術和科技創新的關鍵變量，正在成為全球各國積極布局想要搶占先機的戰略要地。今年的政府工作報告提出，制定未來產業發展規劃，開辟量子技術、生命科學等新賽道，建立一批未來產業先導區。可見，無論國際國內，加碼在這條賽道來競爭和角逐，已是共識。
發展正當其時，也恰逢其勢。那麽，究竟什麽是量子技術？它將如何改變我們的國家和生活？中國現在的量子技術發展處在什麽水平？有哪些機會和挑戰？如何穩住優勢和彌補差距？
算力不足，量子能破嗎
量子技術包括量子計算、量子通訊和量子測量等，由此產生相應若幹個產業賽道。
量子計算利用量子力學疊加和纏結原理，能夠為計算提供指數增長的空間，從而為解決某些問題提供不可思議的加速能力。愛因史坦曾經說：「這個世界上最厲害的武器，不是原子彈，而是復利延長間。」他所說的復利，就是指數。
現實生活中其實存在很多指數級困難的問題，那我們能不能用指數來戰勝指數呢？北京量子資訊科學研究院研究員金貽榮對【中國經濟周刊】記者說：「這類問題有很多，比如交通最佳化、物流最佳化、分子結構計算等，用經典電腦很難計算，而量子計算則能提供新的可能性。」
金貽榮還提到了另一個經典問題，也是最開始讓量子計算成為人類關註焦點的問題——質數分解。
「如果我讓你計算兩個質數的乘積，這很簡單，但這個問題如果反過來問，就是一個特別難的問題，連數學家都解決不了。」金貽榮說，這也是現在互聯網通用的非對稱加密演算法的底層邏輯，如果你不知道這兩個質數是多少，就永遠破譯不了密碼。
這就需要量子計算的質因數分解演算法，即Shor演算法來解決。「你的問題雖然是指數級的，但我求解的速度也是指數級的。」據金貽榮介紹，按照現在的算力，數百萬年才能破解的密碼，用Shor演算法則可以把解題時間壓縮到分鐘量級。
「正是因為這個問題，量子計算進入了人類的視野，人們才知道它有這麽大的威力。」金貽榮說。
再比如Grover演算法（也稱為量子搜尋演算法），金貽榮解釋，面對如今迅速膨脹的海量數據，它讓我們搜尋效率大大提升。
「如果我們將數據想象成礦山，將算力想象成挖礦機，現在算力挖礦機在數據礦山面前將變得越來越渺小。因為現在數據產生的速度遠遠大於分析它們的速度。」金貽榮舉例稱，未來AI若真的走進千家萬戶，背後需要的算力是極其恐怖的。「我們當然希望尋找更低能耗、更聰明、更高級的算力。」他說。
上海交通大學教授、無錫光子芯片研究院院長、圖靈量子創始人金賢敏對【中國經濟周刊】記者說，量子計算主要解決的是NP問題（即多項式復雜程度的非確定性問題），也就是難解問題。難解問題都有一個特點，需要指數級或者是平方級的資源規模，隨著問題變得越來越復雜，傳統辦法就不太有效。
「量子技術是底層驅動力。很久以前，牛頓力學可能是解釋人類生產、生活最主流的邏輯。但目前解釋這個世界最基本的理論就是量子理論，無論是半導體、雷射器、原子彈、新材料，還是新興的量子計算、量子通訊，底層技術都是量子理論。」金賢敏告訴記者，它對各個科學方向都有支撐作用，會帶來「種瓜得豆」的結果。
「莫耳定律走向極限以後，人類的算力需要新架構新體系。量子的並列性帶來指數級的算力提升，並且，這種算力取之不盡用之不竭。」金賢敏表示。
未來，量子計算的套用前景非常廣泛，影響也將非常深遠。「這一點，我們從過去經典電腦對生產生活的改變，就能感覺得出來。現在幾乎沒有不需要計算的行業。」金貽榮表示，量子計算相當於一種新的資源，它帶來的影響是顛覆性、革命性的。除了交通最佳化、物流最佳化、供應鏈最佳化，還有材料設計、蛋白質計算、藥物私人客製……新算力的可能性遠不止於此。
從國家角度來講的話，量子技術更是未來大國賽局的重器之一。「就拿破解密碼來說，最先掌握這種算力的國家，對其他國家基本就是降維打擊。」金貽榮說道。
中國研發水平處於第一梯隊，但需加強產業生態建設
那麽，中國在量子計算方面，目前在國際上處於什麽水平？
「從科研上來說，中國肯定是第一梯隊，無論是各種創新性研究，還是裏程碑式的‘兌現’，如量子霸權、量子優越性的演示，都走在前面。」金賢敏曾和國防科技大的團隊一起用超級電腦標定了量子霸權的節點。
他十分肯定地告訴記者：「這些方面，中國是核心推動者。」
雖然中國量子技術在科研方面是第一梯隊，但在產業生態培育和投資環境上還存在挑戰。未來，若要在該領域全面占據領先位置，這二者都十分關鍵。
產業生態培育包括上遊和下遊生態。金貽榮強調說，下遊套用領域的企業參與度非常重要。「比如量子計算可以促進新藥研發、降低新藥研發成本，但是，目前國內藥企很少參與進來。下遊企業還沒有意識到量子計算會如何改變所在行業。」
金賢敏也認為，中國公司擁抱量子計算的態度，以及和量子公司合作方面，做得還不夠。「中國已經有大公司開始擁抱量子計算，但是還不夠廣泛。做藥物的人跟做量子的人隔行如隔山，雙方需要一起探討、對接，才有可能出現‘殺手級’的套用。」
這方面的標桿案例，兩人都提到了IBM開發的量子雲。
「IBM量子雲預約使用是按秒計費，就是因為除了高校、科研機構之外，各個公司也在探索，所以它的使用率特別高。」金賢敏說道。
「量子雲是凝聚生態的，對量子計算商業套用和上下遊產業生態發展極為關鍵。」金貽榮直言，「中國現在還沒有一個穩定的、成規模的、良好執行的量子雲，下遊是零零星星的狀態。」
金賢敏則補充說，「解決真問題和真解決問題」都十分重要。金賢敏既有學術經歷，又正在參與創業，因此在產學研轉化方面的感受尤為深刻。
金賢敏認為，我們需要避免單純以學術的方式來驅動產業發展，這容易導致產業深入程度不夠，會為技術落地增加阻礙。「打磨需求不容易，但卻需要去做，最好有國家支持、產業政策，讓大家願意合作。」
提及上遊產業鏈，金貽榮表示，目前其規模不大，一些頭部企業想做全棧，對專註細分領域的初創企業來說，成長很不容易。
「鏈中企業需要形成良好的分工合作，形成健康的生態和群體鏈條。處在頂端的龍頭企業，應該將大家團結起來，利益共享。」在金貽榮看來，良好的生態鏈需要充分的競爭，最好是讓產業鏈裏每一個生態席位都有適者占據，而不是一個超級霸主囊括所有環節。
金貽榮說，中國目前和歐洲有一定相似之處，都沒有像美國那樣的Big Tech（大科技公司），中國可以借鑒歐洲的模式。
他把歐洲的路線稱為「合作社模式」，這種模式強調良好的精細的分工與合作。
「比如歐洲建立了一些聯合實驗室，制冷機由A廠家提供，電子學裝置由B提供，電纜由C提供，芯片由D來提供。如果E也做芯片，它也可以申請加入。大家專註細分業務，聯合研發。」金貽榮認為，這個模式值得中國學習。「總之，不管是上遊、下遊，生態化都要有精細的分工協作。而且，這種生態化是競爭出來的、演進出來的。」
量子技術是重大機遇，考驗資本的眼光與耐心
此外，從投資情況來看，量子技術的投資環境和規模體量與國外存在差距。
「谷歌、IBM、微軟、英特爾、亞馬遜都有相應的投入，整個社會、企業擁抱新科技的態度更開放。」金貽榮介紹道，美國的量子技術投資，民間投資占大頭，美國自然科學基金會（NSF）、能源部這些國家部門的投入規模反而不算太大。中國的量子技術投資仍然是政府占主導，私人資本占比不高。
業內人士普遍認為，中國需要加強民間資本在量子技術領域的活躍程度。
「美國投資機制比較成熟，比如投資人在什麽階段會進來、後面誰來接盤、投資結束機制等，整個風險評估和管控體系比較完善。相對而言，中國這方面存在差距，投資人不太願意去做高風險、長周期的事情。」金貽榮說。
中科創星創始合夥人米磊在接受【中國經濟周刊】記者采訪時坦言，目前，大部份投資人普遍追求確定性。「部份投資人認為前沿科技領域的投資報酬周期太長，有可能10年內盈不了利，目前投資偏保守。整個投資行業需要有更長遠的目光和更長久的耐心。」
同時，投資者的投資習慣還存在跟隨性較強的問題。
「在很多領域，跟風式創業的現象比較多，導致資源面向企業投入時太過分散。此前沒有前瞻布局的投資人，就容易陷入跟風式投資的困境，實際上，這種投資的報酬是最低的。」米磊說，「如果資源可以朝少數幾個優勢企業集中，會更有利於助力硬科技實作突破。」
「國外突破大模型以後，中國一堆企業開始‘卷’，但是每一家可能都沒有聚集到足夠力量，做了很多重復性工作，最後核算一下整個社會投入的成本，可能比國外投入的還要大得多。」金賢敏認為，無論是地方政府還是企業，應該主動擁抱頂尖科技、期待顛覆產生，而不只是跟隨別人。
「量子、AI本身是重大產業機遇，也是非常鍛煉和考驗中國的投資人，要求他們的思維模式、投資習慣需要跟隨新興行業去做轉變。」金貽榮表示。
（本文刊發於【中國經濟周刊】2024年第6期）
