郭光灿

• 1:中国科学技术大学

摘要(Abstract)：

在2025年全国高等物理基础课程教育学术研讨会上，中国科学技术大学郭光灿院士作了题为“量子计算发展现状”的大会报告。围绕量子计算的发展背景、算力优势、研制障碍、全球进展、阶段划分与未来方向展开系统阐述，明确量子计算是突破经典信息技术物理极限的核心颠覆性技术，同时梳理了当前技术瓶颈与国内外发展格局。报告首先指出，经典信息技术均基于经典物理，受摩尔定律约束存在算力物理极限，当芯片制程逼近微观尺度、摩尔定律失效后，经典算力将触及瓶颈，量子信息技术应运而生。量子计算机作为量子技术中最具颠覆性的方向，其算力随量子比特数增加呈2~N指数级增长，可从根本上突破经典计算的性能上限。在量子算力超越经典算力的底层逻辑上，核心源于量子世界的不确定性与非局域性两大独特特性。经典物理遵循确定性与局域性，而量子世界中，量子客体物理量呈概率分布，纠缠粒子即便无相互作用、相距极远也能瞬时关联变化。量子信息的基本单元是量子比特，为量子态叠加态，N个量子比特可承载2~N个经典数据，单次操作能同步作用于全部数据自由度，形成天然并行运算能力；量子纠缠则为量子算法提供支撑，让并行运算的算力优势转化为实际信息处理效率，这是量子计算算力远超经典计算的物理根源。报告指出，量子计算机研制存在两大核心障碍：一是量子态脆弱易消相干，宏观环境会快速破坏量子叠加与纠缠特性，使其退化为经典状态；二是量子操控精度不足，难以实现量子比特的精确制备与操控。理论上，容错量子纠错编码、量子避错、动力学容错等方案可解决上述问题。人工智能可在减少编码所需物理比特、优化操作方案、提升测量精度等方面赋能量子计算，成为推动技术突破的关键助力。全球量子计算发展历程与进展方面，1999年超导量子比特相干时间仅2ns,2012年延长至100μs，为实用化奠定基础；2016年国外推出全球首个可云端访问的5量子比特处理器，2019年推出首套商用量子计算机，同年宣称53量子比特处理器实现“量子优越性”，但该结论针对特定抽象数学问题，不具备普适实用价值，我国科研人员通过新算法缩小了其与超算的算力差距。然而，我国量子计算发展受国外技术制裁，关键部件如稀释制冷机曾被禁运，但已实现自主研发并商品化出口。国内的量子计算公司，2024年年初发布第三代超导量子计算机，集成72个量子比特（含辅助比特超100个），国产化率约80%，开放云端访问后覆盖全球143个国家、注册用户约3000万，完成运算任务52万次+。在本次报告中，郭院士将量子计算发展划分为三个阶段：原型机研制阶段、量子优越性专用机阶段、量子计算与超级计算融合的量超融合阶段。目前全球已进入逻辑比特研发关键期，我国实现了500多个物理比特的相干操控。未来量子计算的核心应用集中于两大方向：一是破解经典计算机难以突破的密码体系；二是赋能人工智能，解决当前AI算力瓶颈与高能耗问题，推动经典AI向量子AI演进，量子计算与人工智能的深度融合，将成为引领新一轮科技革命与产业变革的核心动力。

关键词(KeyWords)： 量子计算;算力;人工智能

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation):

作者(Author): 郭光灿

DOI: 10.27024/j.wlygc.2025.12.02.is

参考文献(References)：