自此乾坤始：中國量子計算產業化的激變時刻

說起“量子計算”，你先想起什麼?是“遇事不決，量子力學”的玄乎概念，還是谷歌/IBM等科技巨頭為實現量子計算應用價值的神仙鬥法?或許在拋腦洞和掰手腕之間，還有另一種選擇，那就是一步一個腳印地朝著量子計算的山峰攀登。

與經典計算相比，量子計算的最大特點是它能夠進行強大的平行計算，根據理論設想，由幾百個量子位元構成的量子計算機，利用量子相干疊加原理，計算能力隨可操縱的粒子數呈現出驚人的指數增長，為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供解決方案。

2012年，物理學家約翰·普萊斯基爾(JohnPreskill)提出了量子計算的“三座里程碑”，也被國際公認是達成通用量子目標的三個階段——第一座山：量子霸權。它指的是造出在某個問題上超越經典計算機能力的量子計算機。谷歌的懸鈴木、中科大的九章、祖沖之等，都已經相繼在特定任務上實現了量子計算優越性。不過，為量子優越性打造的量子計算機，是針對特定任務進行精心設計的，主要意義是證明量子計算的潛力。想要讓量子計算來解決實用問題，就需要跨越第二座山：實用量子模擬機，製造出專用的量子模擬機，對量子體系進行精準製備、操控與測量，為走入商用做準備。第三座山，是最終、也最困難的目標，研製可程式設計的通用量子計算機。

顯然，羅馬不是一天建成的，量子計算對於今天的中國，是一場任重道遠的旅程，但欣慰的是，一批中國科技人已經邁出了腳步。九章、祖沖之等量子計算機的突破，證明了中國量子在學術科研領域達到了國際一流水平。8月25日，“量見未來”量子開發者大會在北京舉辦，會議期間，百度對外發布超導量子計算機“乾始”，並推出全球首個全平臺量子軟硬一體化解決方案“量羲”，則標誌著中國在量子計算產業化上進入全球第一梯隊。

(百度量子計算產業化成果“乾始”“量羲”釋出)

百度率先將量子硬體、量子軟體、量子應用整合於一體，並提供包括手機端、電腦端、雲開發等在內的全平臺使用方式，直接降低了量子產業應用門檻，則讓量子變得觸手可及。這一成果所傳遞出的資訊讓我們相信，是時候儘快和大家一起學習和了解量子，更重要的是，瞭解量子計算產業化所帶來的新機與變化。

丈山：量子計算山高路遠，但沿途皆是風景

講一個有趣的見聞，在某次媒體座談會上，我見證了一群民生記者、金融記者、科技記者、物理自媒體人等聚在一起談論量子計算的場面，大家一直在爭論量子計算到底有沒有應用價值，能用來做哪些任務，經典計算真的做不了嗎。這其實是大眾面對量子計算時，最容易出現的一種想法，就是將發展量子計算與經典計算進行似是而非的對比，很像1825年9月“旅行者號”機車正式試車時，一些人趕著馬車與其賽跑，還真的能與火車並駕齊驅，但蒸汽機車所開啟的交通和空間革命，顯然是馬車所不可比擬的。

提出量子計算階段論的物理學家約翰·普萊斯基爾，把當下這個時代，稱為“嘈雜中間尺度量子”(NISQ)時代，在實現50-100量子位元的中型量子計算機後，便可將其應用於探索更多現有經典計算機無法進行但更具開拓性的研究領域。

通用量子計算的終極目標固然山高路遠，但沿途亦是風景，量子計算進入更有價值的應用階段，其實離我們比想象中近得多。量子計算的產業化價值，表現在近景和遠景兩個方面。

從近處看，量子應用已經啟航，應用場景不斷被挖掘。量子計算雖然目前還不能廣泛應用到各種場景當中，但在某些特定領域的商用價值已經可以開始顯現。比如杜拜水電局(DEWA)就正在與微軟合作開發新的量子解決方案，利用量子驅動的Azure服務，解決能源最佳化問題。埃克森美孚、英國石油公司等也與IBM達成協議，利用量子計算應對計算挑戰，開發下一代能源和工業解決方案，提高效率並降低碳排放的潛在影響。

從遠景看，量子計算支撐數字經濟，產業化賽道正在擴張。量子計算與AI技術、經典計算相結合，形成更強大的計算能力，再透過整合到雲端，為千行百業所用，對發展數字經濟大有裨益。《OECDDigitalEconomyOutlook》明確將人工智慧、分散式技術、量子計算列為數字經濟的三大引擎，《國家十四五規劃與2035年遠景目標綱要》也提出，打造數字經濟新優勢，要加快佈局量子計算、量子通訊、神經晶片、DNA儲存等前沿技術。

或許我們無法理解量子糾纏的神秘，但至少已經明確知道一點：那就是量子計算絕對處在一邊研發、一邊受益的階段，其產業化會比想象中來得更快，勢能也更加迅猛。

薛其坤院士、潘建偉院士、俞大鵬院士也在此次活動影片致辭中提到，各方要共建可持續的量子生態發展環境，推動量子計算產業化程式。

攀登：百度為代表的中國產業力量

量子計算產業化對於國家與社會都有著直接強烈的價值，提早佈局當然好處更多，但技術從實驗室到產業化的大門卻沒那麼容易推開。將量子技術應用於真正的生產生活，量子計算產業化具有很多挑戰。

首先是硬體。經典計算的發展歷史告訴我們，當硬體變得可用時，會刺激和加速新演算法的發展。同樣的情況也會在量子計算機上發生，因此量子計算產業化首先要解決硬體難題。一方面，量子計算機的技術實現路線有很多，各家廠商都有自己押注的方向，哪一條路線會跑到最後還未可知;另外，商用量子計算機要求較強的工程化、通用效能力，解決噪音、穩定性、容錯、通用任務等問題。技術領先與自主可控也至關重要，量子計算已經成為國家科技競賽的焦點，硬體自研為產業發展奠定技術基礎和支撐。在核心的量子計算硬體層面，有資格參與的玩家不多，谷歌/IBM/微軟/英特爾等科技巨頭在參加量子計算機的賽跑，國內以中科院、中科大、清華大學等頂尖科研機構為主，企業中具備超前佈局和研發能力的則是百度、華為、阿里等頭部企業。

其次是軟體。相比經典計算機，量子計算的應用條件和應用適配性都無法同日而語，目前主流的量子應用是高校、學術機構、大型企業透過雲端進行訪問量子計算機。量子計算產業化離不開強大穩定的量子作業系統來“承上啟下”，向下對接晶片處理器等硬體，向上支撐中介軟體、資料庫、應用軟體與服務等，以及不斷豐富與實用的量子應用程式。目前國際上谷歌、IBM等公司陸續公佈了各種量子計算的程式設計框架及軟體庫。國內，也出現了百度的量子機器學習開源框架量槳、百度量子作業系統量易伏、華為的量子計算軟體雲平臺HiQ等產品。

接下來是生態。經典計算中，國產硬體和作業系統難以突出外企重圍的關鍵因素，就是生態建設的相對匱乏。幸好在量子計算中，中國有著並駕齊驅的技術優勢，誰能吸引龐大的量子使用者群體，構建起量子計算系統所適配的應用生態，就能形成產業級先發優勢，避免掣肘於人。這就要求量子硬體與服務能夠展現出與產業場景的契合度、商業可行性，打造面向未來的生態系統。除了各個科技企業加大生態扶持之外，近年來各地方政府也在量子計算規劃下積極培養量子相關方向的產業生態叢集。

理解了量子計算產業化環環相扣的難點之後，下一個關鍵詞是：破局。這是對中國量子產業力量的考驗，也是百度量子實驗室所瞄準的方向。

這次百度釋出的量子計算軟硬體解決方案，讓人眼前一亮的地方在於，採取了硬體、軟體、生態齊頭並進、協同突破的發展路線，其中頗多可解讀之處。

硬體方面：超導技術體系+產業級“開箱即用”+底層自研能力。“乾始”超導量子計算機，有三個核心特點，一是採用超導技術體系。實現量子計算機的技術路線有很多，比如谷歌、IBM、中科大祖沖之都採用的超導路線，英特爾專注矽量子點技術，九章則採用光量子技術。相較之下，超導體系擴充套件性好，量子位元相干時間長，操作速度快，保真度高，加工工藝成熟，這使得“乾始”未來更容易被產業化應用。二是“開箱即用”的產業級交付。“乾始”不是一臺只有量子晶片、稀釋製冷劑等組成的“裸機”，還搭載了自研量子作業系統量易伏、量子測控平臺量脈以及豐富的量子應用程式，相當於一臺電腦已經預裝好了各種應用，消費者拿到手可以直接使用，不用額外找人裝機。三是保證了穩定優質量子計算服務的提供，“乾始”量子硬體平臺已經搭載了10量子位元高保真度超導量子晶片，確保了在核心技術上的領先性與自主可控。

軟體方面：軟硬一體+全鏈條+全平臺。現階段量子計算領域痛點之一是量子硬體和量子服務割裂。國內外眾多高校都有自己的量子硬體實驗室，但難以將量子算力轉化為使用者觸手可及的量子服務。因此國際上也出現了很多軟體創業公司，比如總融資近2億美元的RigettiComputing，在研究量子處理器(QPU)、控制系統、程式設計工具等等。英國公司CambridgeQuantumComputing為商用量子計算機提供工具開發服務。百度量子的不同之處在於：第一，軟硬體一體。憑藉量子硬體自研的技術優勢，“量羲”得以實現作業系統對軟硬體的深度協同，對量子算力進行充分釋放、排程和分配，幫助行業內企業建立軟硬一體化的量子能力。第二，全鏈條。藉助百度量子近五年研發所沉澱的各類工具套件、軟體應用與開發經驗，“量脈”把軟體的閘電路實際翻譯成一系列的量子脈衝訊號，雲原生的程式設計平臺量易伏，量子學習工具集量槳，打通軟體、硬體、應用三位一體的鏈條，這些技術和工具產品透過“量羲”解決方案及服務向外輸出釋放，降低量子應用的門檻。第三，全平臺。“量羲”提供手機端、電腦端、雲開發等多種使用方式，讓量子的魅力“觸手可及”。

對於硬體廠商來說，可以專注於提高量子硬體效能，無需擔心硬體轉化為服務的問題，不同種類的量子晶片都能方便地透過百度量子平臺對外輸出量子算力，透過“量羲”可以“即插即用”釋放算力;對於開發者來說，無需開發控制系統和量子程式語言，也無需自己搭建量子機器，透過“量羲”就能直接呼叫底層量子算力並進行量子應用、量子演算法的全流程開發。對產業使用者來說，基於“量羲”的量子云服務或者私有化部署，能夠打造出量子化解決方案，支撐量子在產業場景中落地。總的來說，“量羲”作為量子計算產業化的服務之“魂”，正在讓量子計算產業化變得簡單。

生態方面：量子產業化全流程打通+產學研用一體化打通。當量子計算開始邁入產業化軌道，意味著產業生態的匯聚和成型。百度量子一方面，將量子應用、量子平臺、量子硬體進行了融合和高度整合，透過“乾始”+“量羲”實現了從底層硬體、中間作業系統到上層應用軟體全流程打通，搭建一條從微觀量子世界通往宏觀現實世界的橋樑。

另一方面，量子計算只有走出實驗室、走向產業原野，為更多企業所採用，才能幫助中國量子領跑世界。面向學術界，百度量子與中科院等學術機構合作，接入多種量子硬體;面向產業界，百度積極推動量子計算產業化，不斷降低量子計算的學習、應用和開發門檻，補齊了量子技術到廣大使用者的最後一環。

基於關鍵環節的連通，百度鋪好了量子產業化的康莊大道，量子科技生態不斷匯聚、可持續發展，生態中的每一個人、每一家企業，共同組成了中國在量子科技競賽中處於優勢位置的關鍵力量。

正如百度CTO王海峰在量子開發者大會上所說，科技創新只有真正應用於產業，在實踐中驗證其價值，才有長久的生命力。而量子計算產業化是發揮量子價值的重要方式，最終惠及每一個人。

遠望：百度如何凝視技術未來?

浮出水面的百度量子軟硬一體化解決方案，標誌著中國在量子計算產業化的重大突破，背後是一大波貨真價實的技術輸出。2021年釋出的《中國人工智慧高價值專利及創新驅動力分析報告》顯示，百度在量子計算全球高價值專利及創新驅動力排名中位列國內第一、國際第三。

我們在感嘆百度佈局科技前瞻性的同時，也很好奇到底是什麼促使百度為量子這個超前領域投入如此多的關注研發資源?可以從內部和外部兩個方面來看待這個問題。

從內部基因來看，技術是百度安身立命的信仰，產業化身位則是其量子戰略與佈局因何不凡的原因。超前研究、全面自主、產研融合、規模化應用，是百度從網際網路時代到AI時代一路驗證的技術路徑。以AI為例，百度從2010年左右開始佈局和構建技術優勢，到推動AI低門檻、產業化，走向千行萬業的經濟生產核心，百度已經成為中國AI產業的一面旗幟。在更為超前的量子計算也同樣，2018年百度就組建起一個完備、專業、對量子產業化充滿熱情的團隊，踏進了量子世界的疆域。

從外部環境來說，百度所處的科技行業正在不斷逼近技術“天花板”，經典計算、雲端計算、AI等已經達到了理論創新的天花板，開始進入產業規模化落地階段。對於科技企業來說，技術沒有突破就不可能前進，普遍承壓。Facebook改名Meta發力元宇宙、谷歌微軟英特爾都在發力量子計算，希望孕育下一個產業時代。在這方面，百度探索出行之有效的發揮量子實用價值的產業化路徑，是一個水到渠成的過程，也驅動我國量子產業走向現實應用、躋身國際第一梯隊。隨著量子計算為更多企業所採用，合理推斷，百度在量子計算產業化上的工作，可能會幫助中國數字經濟領跑世界，也為自身開啟新的增長空間。

中科院院士郭光燦曾把量子計算比作一個山洞，鼓勵中國的科研人員有勇氣衝進去，哪怕洞裡的一切都是未知的。百度量子從應用到底層技術的層層突圍，不斷穿越一個又一個未知的山嶺，也為中國量子計算產業化趟出了一條路。

我們現在還無法預料，量子計算具體會改變哪些事，但可以肯定的是，不容錯過的量子時代，中國產學界正在積極做好準備。