量子科技產(chǎn)業(yè)“前途無量” 四川：追逐微觀世界的“精靈”

　　開欄語

　　今年的政府工作報告提出，積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)。制定未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，開辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道，創(chuàng)建一批未來產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。

　　在“今天”，未來產(chǎn)業(yè)聽起來陌生；但“明天”的技術(shù)，無疑能夠鍛造“后天”的產(chǎn)業(yè)。從人形機器人到量子計算機，從腦機接口到6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備……充滿未來感的“硬核”科技，已經(jīng)不只存在于科幻片中。

　　大國重器云集的四川，隱藏著哪些未來密碼？逐鹿未來，四川勝算幾何？即日起，四川日報全媒體推出“未來透明度”欄目，關(guān)注處于孕育萌發(fā)階段或產(chǎn)業(yè)化初期的未來產(chǎn)業(yè)，一起打開未來想象。敬請垂注。

　　名詞解釋

　　量子科技產(chǎn)業(yè)

　　量子是狀態(tài)不可再分割的物理實體，具有量子相干疊加、量子非局域等物理特性。量子物理與信息科技相結(jié)合發(fā)展出量子信息科技，量子科技產(chǎn)業(yè)正是基于此形成的未來產(chǎn)業(yè)，主要分為量子計算、量子通信和量子傳感/量子精密測量三大技術(shù)領(lǐng)域，在提升困難問題的處理能力、加強信息安全的保護能力、提高傳感測量的精度水平等方面，具備超越經(jīng)典信息技術(shù)的潛力。

　　今年政府工作報告明確提出，積極培育新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)?！傲孔蛹夹g(shù)”作為未來產(chǎn)業(yè)新賽道被重點提及。2016年，世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”飛向太空；2023年，量子計算原型機“九章三號”再度刷新光量子信息技術(shù)世界紀錄；今年1月，我國第三代自主超導(dǎo)量子計算機“本源悟空”上線后向全球用戶開放……對中國而言，量子科技并非“空中樓閣”。放眼四川，量子科技產(chǎn)業(yè)也已在布局。

　　在對新質(zhì)生產(chǎn)力的熱烈討論中，我們不禁設(shè)問：量子科技領(lǐng)域，四川的機會在哪兒？多位業(yè)內(nèi)人士認為，四川是領(lǐng)域內(nèi)的后起之秀，需要找準賽道，堅持“量”力而行。

　　產(chǎn)業(yè)賽道前途無量

　　1900年，德國物理學(xué)家馬克斯·普朗克提出量子理論，引發(fā)“第一次量子革命”，計算機、激光、核能、生物技術(shù)……許多發(fā)現(xiàn)和發(fā)明由此產(chǎn)生。

　　蝴蝶振動翅膀，來自微觀世界的“精靈”們，帶動了信息技術(shù)的發(fā)展。100多年后，“第二次量子革命”到來，量子科技給未來帶來更多可能性。“必將有更多顛覆性成果產(chǎn)生。”電子科技大學(xué)教授、天府絳溪實驗室量子互聯(lián)網(wǎng)前沿研究中心主任周強確信。

　　傳統(tǒng)的通信方式，有被竊聽的風(fēng)險，而量子通信就好像信息安全傳輸?shù)摹氨Ｗo盾”，讓竊聽者“無處遁形”；量子計算，被稱為未來計算技術(shù)的“心臟”，在原理上具有超快并行計算能力，可通過特定算法產(chǎn)生超越傳統(tǒng)計算機的算力，解決重大經(jīng)濟社會問題；量子傳感/量子精密測量，則是打開微觀世界的一把“鑰匙”，能夠應(yīng)用于石油勘探、生命科學(xué)、先進材料及能源電力等領(lǐng)域。

　　作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域，量子科技無疑是耀眼的明星。中國信息通信研究院于去年底發(fā)布的《量子信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報告（2023年）》顯示，截至2023年10月，29個國家和地區(qū)制定和推出了量子信息領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃或法案文件，據(jù)公開信息不完全統(tǒng)計的投資總額已超過280億美元。

　　不過，不同于新興產(chǎn)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成長期，量子科技這樣的未來產(chǎn)業(yè)，目前基本處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的孕育期。

　　“當前，相關(guān)領(lǐng)域的科技攻關(guān)、工程研發(fā)、應(yīng)用探索和產(chǎn)業(yè)培育正同時推進?！彪娮涌萍即髮W(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院教授王子竹補充，量子科技產(chǎn)業(yè)可分為量子計算、量子通信、量子傳感/量子精密測量三大賽道，單就技術(shù)路線而言，都呈現(xiàn)出開放競爭的態(tài)勢。

　　用量子計算舉例，以超導(dǎo)量子線路等為代表的技術(shù)路線經(jīng)過20多年的發(fā)展，在量子比特數(shù)、相干時間、邏輯門保真度等關(guān)鍵指標上都處于領(lǐng)先地位。而以里德堡原子等為代表的技術(shù)路線在最近5年內(nèi)取得了突飛猛進的技術(shù)進步，在前述關(guān)鍵指標上都已經(jīng)趕上或接近超導(dǎo)量子線路。換句話來說，“壓倒性獲勝者”還未出現(xiàn)。

　　誰能摘得量子科技“王座上的桂冠”，需以“問號”結(jié)尾；而量子科技的廣闊前景，則是毋庸置疑的感嘆號。一個有力的佐證是，被業(yè)內(nèi)普遍認為有望較早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的量子傳感/量子精密測量賽道，相關(guān)領(lǐng)域的明星企業(yè)國儀量子2023年成交訂單已超過5億元。

　　各方紛紛落子。記者粗略梳理發(fā)現(xiàn)，近3年來，國內(nèi)至少有17個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）已出臺相關(guān)政策文件，對量子科技產(chǎn)業(yè)進行布局。2022年，《四川省“十四五”高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2025年）》印發(fā)，“量子科技”即是重點領(lǐng)域之一。

　　環(huán)顧四川，這里已集聚起一批量子科技領(lǐng)域的精銳部隊——電子科技大學(xué)、四川大學(xué)、西南交通大學(xué)等多所高校，中國電科三十所、西南技術(shù)物理研究所、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所等科研院所深耕多年；中國電子科技網(wǎng)絡(luò)信息安全有限公司（以下簡稱“中國網(wǎng)安”）、天奧電子、成都中微達信科技有限公司（以下簡稱“中微達信”）等本土企業(yè)發(fā)展迅速，國科量子、本源量子、中創(chuàng)為量子等“王牌軍”近年來也在成都設(shè)立分公司。

　　王子竹專注于研究量子理論中的基礎(chǔ)問題，2018年，他結(jié)束奧地利科學(xué)院維也納量子光學(xué)與量子信息研究所的博士后工作，選擇來到四川發(fā)展?！俺啥己芤司?，從事量子研究的氛圍也相對寬松，宜于人才的自由探索和發(fā)展?！?/p>

　　人才之外，四川也吸引了一批量子科技企業(yè)?！八拇ㄔ陔娮有畔?、裝備制造等領(lǐng)域具有較為完善的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，為我們提供了良好的產(chǎn)業(yè)配套和市場前景?！北驹纯苾x（成都）科技有限公司總經(jīng)理李舒嘯表示。

　　作為國內(nèi)量子計算龍頭企業(yè)本源量子西南地區(qū)的全資子公司，他們2022年發(fā)布的國產(chǎn)首個量子芯片工業(yè)設(shè)計軟件Q-EDA目前已在成都完成第四次技術(shù)迭代。

　　“將量子芯片設(shè)計類比為蓋房子，Q-EDA的作用就是‘繪圖紙’?！崩钍鎳[表示，企業(yè)處于量子計算產(chǎn)業(yè)的最上游。今年初上線的我國第三代自主超導(dǎo)量子計算機“本源悟空”搭載的72位超導(dǎo)量子芯片“悟空芯”，就由該軟件設(shè)計。

　　“越來越多的量子算法和應(yīng)用被開發(fā)出來，對量子算力的需求日益增強，對量子芯片硬件能力升級的要求更加迫切。”從業(yè)12年，李舒嘯看到，量子科技正越來越“熱”。

　　周強也有切身體會，6年多前，他還是電子科技大學(xué)信息與量子實驗室的一名“光桿司令”，而如今，團隊已有30多位師生；同時，他還在天府絳溪實驗室?guī)ьI(lǐng)一支科研團隊孵化量子互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，開發(fā)具有互聯(lián)能力的量子通信、量子計算、量子傳感/量子精密測量技術(shù)。

　　四川究竟能“量”幾何

　　全國量子科技版圖上，四川處在哪個位置？先看“參照系”。業(yè)內(nèi)公認的“重鎮(zhèn)”安徽合肥，2001年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在此組建起國內(nèi)首個量子實驗室；2009年5月，科大國盾量子前身——安徽量子通信技術(shù)有限公司成立，成為國內(nèi)最早一批探索量子科技產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。而周強提到，2011年，他博士畢業(yè)回到四川時，研究量子科技尚屬“冷門”。

　　川內(nèi)量子科技相關(guān)企業(yè)起步也較晚，2020年四川日報全媒體所作的一項調(diào)查顯示，當時，四川有78家企業(yè)在經(jīng)營范圍中以“量子”為主要關(guān)鍵詞，注冊時間則集中在2016年后?？梢哉f，四川是名副其實的“后生”。

　　再看“動力源”。企業(yè)是推動量子科技工程化研發(fā)、應(yīng)用賦能和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的創(chuàng)新主體。以量子通信領(lǐng)域為例，2023年，中商產(chǎn)業(yè)研究院整理了38家中國量子通信上市企業(yè)，從區(qū)域分布看，浙江省、江蘇省、北京市企業(yè)較多，各有6家，四川則只有2家企業(yè)上榜，且分別排名20位和29位。

　　但四川稱得上“后起之秀”。四川大學(xué)物理學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師王俊峰提到，四川的研究團隊和企業(yè)基本覆蓋了量子科技的三大賽道，在各自領(lǐng)域內(nèi)也有不錯成績。

　　比如，川內(nèi)較早涉足量子通信的中國網(wǎng)安自成立以來，系統(tǒng)性開展量子保密通信基礎(chǔ)理論探索、關(guān)鍵器件研制、系統(tǒng)集成及組網(wǎng)應(yīng)用研究，就取得了系列重要創(chuàng)新性成果。

　　中國網(wǎng)安量子保密通信團隊帶頭人徐兵杰介紹，此前他們自主研發(fā)出量子隨機數(shù)發(fā)生器模塊/芯片，“近年來，在不斷提升系統(tǒng)性能及實用性的同時，我們還積極推進相關(guān)技術(shù)的落地應(yīng)用，研制了多個特種領(lǐng)域的首款量子隨機數(shù)發(fā)生器?！贝送猓谶B續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方向，該團隊還在世界上首次實現(xiàn)了城域范圍內(nèi)百兆量級量子密鑰分發(fā)，并完成了高速城域網(wǎng)CV-QKD樣機系統(tǒng)研制。

　　采訪中，多位業(yè)內(nèi)人士向記者提及，四川雖然發(fā)展量子科技較晚，但具有“后發(fā)優(yōu)勢”，即根據(jù)自身的資源稟賦在量子科技賽道中找準定位。

　　此前有專家指出，四川在電子器件產(chǎn)業(yè)配套上已發(fā)展得較為成熟，可以提前介入到量子計算機的配套開發(fā)上去?！冻啥际小笆奈濉睌?shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中也提出，圍繞量子軟件算法、量子精密測量、量子云計算等細分領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)，進行鏈條式創(chuàng)新和技術(shù)突破，打造成都量子細分領(lǐng)域的后發(fā)優(yōu)勢。

　　中微達信，便是憑借基礎(chǔ)性的測控系統(tǒng)硬件，切入了量子計算的賽道。

　　藍色的長方形“箱子”堆疊在一起，構(gòu)成了宏觀世界和微觀世界“溝通”的窗口——在中微達信，記者見到了其自主研發(fā)的量子計算測控系統(tǒng)及組件。“相當于經(jīng)典計算機的主板、鍵盤、鼠標?！敝形⑦_信副總經(jīng)理吳峰介紹，在量子計算機的研發(fā)過程中，物理學(xué)家的想法需要“翻譯”成工程問題，最終再轉(zhuǎn)化成進行測控的產(chǎn)品。而公司依托“科學(xué)家+工程師”人才體系，在四川電子信息產(chǎn)業(yè)的深厚土壤上，很好地搭建起了“經(jīng)典”和“量子”之間的橋梁。

　　作為上游企業(yè)，經(jīng)過持續(xù)研發(fā)積累，中微達信在千比特測控領(lǐng)域形成了成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，性能指標達到國際先進水平?！傲孔佑嬎阒械寞B加和糾纏等狀態(tài)極易受到外界影響，需要極低溫、高真空等環(huán)境系統(tǒng)支持，測控系統(tǒng)要做到越來越小、離量子計算機的‘心臟’越來越近?！眳欠灞硎?。

　　為此，團隊在國內(nèi)率先開展低溫量子計算測控芯片技術(shù)研究，目前已完成數(shù)十款低溫測控核心芯片的數(shù)次設(shè)計流片和測試驗證，不斷推進千比特低溫量子測控陣列芯片產(chǎn)業(yè)化，其研發(fā)的系列低溫低噪聲放大器已實現(xiàn)進口替代。

　　配套之外，四川還瞄準未來，布局量子互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究。

　　“以經(jīng)典信息技術(shù)的發(fā)展為參照，互聯(lián)網(wǎng)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等的集大成者。與之相對，量子互聯(lián)網(wǎng)包含了量子科技的方方面面，具有進行前瞻布局的價值和必要。”周強說。他所在的電子科技大學(xué)信息與量子實驗室便著力打造量子互聯(lián)網(wǎng)“試驗場”，在全世界范圍內(nèi)首次實現(xiàn)赫茲速率的城域量子隱形傳態(tài)；不久前，還突破了固態(tài)量子存儲器容量的世界紀錄。

　　“量”力而行，在“不確定”中找“確定”

　　量子力學(xué)天生具有“不確定性”，而產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要“確定性”。如何在“不確定”中尋找“確定”？記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，資金、平臺、人才，仍然是業(yè)內(nèi)呼吁的“補短”方向。

　　作為接近微觀世界的科學(xué)，量子科技研究難度極大。曾有比喻，量子衛(wèi)星“天地實驗”，相當于人在萬米高空，把硬幣扔進地面的一個儲錢罐；量子計算機的研究，則像“用原子壘起一座金字塔”。

　　“相關(guān)研究是一個長期且需要穩(wěn)定投入的過程，缺乏足夠的資金支持可能會限制研究的深度和廣度，影響科研成果的產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化?！崩钍鎳[坦言，在前沿技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)中，企業(yè)面臨的最主要的問題是初期研發(fā)投入高，形成收益的周期較長，需要一定的政府支持。

　　目光投向省外。去年，湖北省設(shè)立了20億元省級量子科技產(chǎn)業(yè)投資基金，支持量子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，搭建科技成果與產(chǎn)業(yè)資本融通對接橋梁，促進科技成果和產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用等。

　　“只有落地應(yīng)用，一項前沿技術(shù)才能找到出路?！蓖踝又裾J為，早期的電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑具有一定的借鑒意義。新興技術(shù)和未來產(chǎn)業(yè)的培育發(fā)展，需要政府戰(zhàn)略規(guī)劃政策引導(dǎo)，同時，離不開學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界共同推動及行業(yè)應(yīng)用商業(yè)轉(zhuǎn)化等多方要素支持。

　　具體而言，可以創(chuàng)造條件為量子科技新產(chǎn)品、新技術(shù)提供應(yīng)用場景，鼓勵首臺（套）應(yīng)用示范；加快量子科技產(chǎn)品技術(shù)換代，支持下游應(yīng)用單位逐步使用本土化量子科技產(chǎn)品，階段性應(yīng)用量子新技術(shù)、新產(chǎn)品對現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品的升級換代，等等。

　　王子竹還提到了一個四川可能的發(fā)展方向——“量子科技+”。

　　“比如，量子計算難度大、投入大，可能無法即刻上馬，但可以探索與其他領(lǐng)域的結(jié)合。”王子竹關(guān)注到，四川把人工智能列為今年的1號創(chuàng)新工程。而量子計算機可以加速人工智能所需的機器學(xué)習(xí)和優(yōu)化算法，實現(xiàn)更高效、更準確的人工智能應(yīng)用。

　　平臺方面，四川已依托天府絳溪實驗室，建起量子互聯(lián)網(wǎng)前沿研究中心；電子科技大學(xué)量子物理與光量子信息教育部重點實驗室也于2023年3月正式獲批建設(shè)……但總體來看，平臺的種類和數(shù)量仍有空間。基于此，王俊峰建議，仍需加快組建聚合產(chǎn)學(xué)研力量的高層次創(chuàng)新平臺。

　　他山之石，可以攻玉。在眾多“后起之秀”中，多位專家反復(fù)提到一個城市：深圳。

　　深圳量子科學(xué)與工程研究院，可作為觀察窗口之一。作為深圳科技創(chuàng)新行動計劃首批啟動建設(shè)的基礎(chǔ)研究機構(gòu)，該院2018年掛牌籌建，依托南方科技大學(xué)進行建設(shè)和管理，截至去年初，已經(jīng)在全球吸引了超過360人的人才隊伍，取得了豐碩的科研成果，多次登上《自然》《科學(xué)》等國際頂尖期刊。同時，致力于打造國際一流的共享共用和產(chǎn)業(yè)化中試中心，陸續(xù)建成超導(dǎo)量子計算平臺、量子極限傳感平臺等。2022年，研究院作為建設(shè)載體，啟動籌建量子信息科學(xué)國家實驗室深圳基地?？梢哉f，“后起之秀”已加快融入中國的量子版圖。

　　業(yè)內(nèi)人士建議，在合適的時機，四川也可以通過重大專項等有組織科研，促進省內(nèi)外重點科研團隊協(xié)同攻關(guān)。

　　此外，盡管近年來有不少領(lǐng)域內(nèi)人才選擇來川“安家”，人才短缺仍是制約四川量子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素之一。

　　“可遇不可求。”吳峰提到，企業(yè)的賽道決定了急需一批同時具有電子信息和物理背景的人才，但目前在學(xué)校教育階段很難滿足培養(yǎng)需求，只能在公司內(nèi)部自主培養(yǎng)，需要投入較大精力和成本。

　　相關(guān)企業(yè)表示，建議推動高校與企業(yè)合作，基于相關(guān)研發(fā)的需求，進行針對性培養(yǎng)或選修課程開發(fā)。此外，四川可以出臺更加優(yōu)惠的政策，吸引國內(nèi)外量子科技領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物和優(yōu)秀科研團隊來川發(fā)展。

　　周強補充，面向廣大青少年群體普及“量子科技基礎(chǔ)教育”將十分重要。他期待看到，未來，有越來越多的量子科學(xué)家和企業(yè)家，能夠出自四川。（記者 文露敏）

　　轉(zhuǎn)自：四川日報

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