三天、三台量子计算机、三条技术路线,中国量子计算的「底牌」

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中性原子、光量子和超导线路，分别在可扩展性、室温运行和操控速度上各有优劣。中国三家企业分头下注，既是一种产业层面的风险对冲，也是基于各自团队技术积累的务实选择。

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5月7日至9日，短短三天内，中科酷原、玻色量子和本源量子三家国内量子计算公司，相继发布了最新一代的量子计算机整机。

如果只看公关稿件，180个、200个甚至1000个量子比特，仿佛算力正在呈指数级爆炸。

然而，从物理学工程化与商业落地的十字路口来看，这三台量子计算机出场的趣味与深度，远比纸面上的数字要精彩得多。

这并非三家量子公司在同一条赛道上的简单“内卷”，而是代表了中性原子、光量子、超导这三条截然不同的底层物理路线。

要理解这个选择的意义，首先要知道：量子计算至今没有“标准答案”。传统电子计算机经由CMOS路线一统天下，而量子计算还处在类似上世纪五六十年代——各家物理体系并存、各显神通的拓荒期。中性原子、光量子和超导线路，分别在可扩展性、室温运行和操控速度上各有优劣。中国三家企业分头下注，既是一种产业层面的风险对冲，也是基于各自团队技术积累的务实选择。

在真正的容错通用量子计算机诞生之前，整个行业正处于充满试错与妥协的“含噪声中等规模量子（NISQ）时代”。

这三台量子计算机，实际上给出了三种完全不同的生存与突围策略。

图：量子计算机（来源：ScienceDaily）

01.

路线一：

中性原子——机房级部署突破

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中科酷原——汉原2号

中性原子路线是近年来异军突起的黑马。由于原子天然具备高度一致性，且易于在三维空间内扩展阵列，它被认为是实现大规模量子比特的潜力股。

与超导量子比特需要在芯片上严苛制造约瑟夫森结不同，中性原子路线采用“光镊”——即高度聚焦的激光束——在真空中捕获单个原子，再通过另一束激光操纵其能级以实现量子门。这种方法天然消除了芯片制造中的个体差异，使得成百上千个原子能够保持几乎一致的性能。同时，原子间可以通过里德伯相互作用实现远距离耦合，为三维阵列扩展打开了空间。——这些物理优势，让中性原子路线在近五年里从“边缘玩家”迅速跃升为与超导、离子阱并列的主流选择之一。

5月7日亮相的“汉原2号”在全球范围内首次采用了双核架构，集成了100个铷-87原子和100个铷-85原子，总计200个量子比特。

其光镊阵列数目超500，相干时间突破300ms，单、双量子比特门操控保真度分别优于99.9%和99%。

但这不是它最性感的特质。

“汉原2号”真正颠覆行业认知的地方在于它的“好养活”。

传统的量子计算机动辄需要庞大复杂的极低温制冷设备，而“汉原2号”整体功耗竟然低于7千瓦，采用标准机柜设计，只需小型激光冷却系统，在普通的室内环境就能直接部署。

我们来做个直观对比：一台超导量子计算机的稀释制冷机功耗通常为10-20千瓦，且需要多层磁屏蔽、真空泵组和复杂的预冷循环，整体占地往往超过十平方米，运行成本极高。汉原2号的总功耗低于7千瓦——这比一台家用即热式电热水器还省电。标准机柜设计意味着它可以像服务器一样被推进数据中心，与现有的机架、电源、网络接口无缝对接。

你可以把它想象成一台稍大一点的普通服务器。这个物理形态的改变是革命性的，它意味着量子计算机终于可以被塞进现有的云计算数据中心里，直接与中国移动的云操作系统打通。

这一突破背后，离不开中国近年来对“量子信息技术”纳入国家重大科技项目、鼓励产学研融合的政策推动。中科酷原与运营商合作搭建量子云平台，正是“量子+经典”混合计算商业化落地的典型缩影。

扫清了物理环境的部署障碍，量子计算才真正有了大规模走入金融建模、物流优化的入场券。

当然，中性原子路线也面临挑战：原子阵列的重排速度、双比特门操控的速率（通常比超导慢一个数量级），以及如何在大规模下保持高保真度，仍是需要持续攻关的方向。汉原2号把门保真度做到了99.9%以上，已经逼近容错阈值，但距离真正实现纠错还有一段路要走。

图：中科酷原量子计算机“汉原2号”发布现场（来源：中科酷原）

02.

路线二：

光量子——“专用计算”折中方案

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玻色量子——驭量·山海1000

当超导路线还在为180个量子比特的噪声苦苦挣扎时，玻色量子在5月8日发布的“驭量·山海1000”直接抛出了“1000个计算量子比特”的参数。

为什么数字差距这么大？这里的严谨之处在于，这并非一台“通用”量子计算机，而是一台“专用”量子计算机。

光量子路线在室温下就能运行，但做通用量子门的难度极大。

光子作为信息载体，优点显而易见：室温稳定、相干时间极长、传输速度快。缺点同样致命：光子间几乎不发生相互作用——这意味着，想要在两个光子之间实现一个受控非门（CNOT），必须依靠测量与非线性介质的复杂转换，工程难度极高。因此，全球光量子公司普遍采取“退一步”的策略：放弃通用量子计算，专注求解伊辛模型、Max-Cut问题等组合优化难题。

玻色量子非常明智地选择了“降维”策略：既然做通用计算机太难，不如专门用它来解决某一类特定的数学问题，即聚焦专用量子计算。

5月8日发布的“驭量·山海1000”，在标准模式下支持1000个计算量子比特，精准模式下支持550个，实现了整机可用时长每日不少于16小时，连续稳定运行超44天。

连续稳定运行44天是什么概念？许多实验室级别的量子系统，能连续工作一周就算优秀。达到44天，意味着设备已经具备了7×24小时服务商业客户的工程可靠性——这是一个从“原理样机”跨越到“产品”的关键指标。

它的定位更像是一个挂载在经典算力旁边的“超级物理加速卡”。不追求通用计算，而是作为“加速引擎”与现有的AI和深度学习框架结合。

为了解决没人会用的痛点，玻色量子发布了软件工具链“量子云枢”，将其直接嵌入了开发者熟悉的PyTorch生态中。

这意味着，搞AI大模型、做mRNA疫苗序列设计的工程师，根本不需要去学晦涩的量子物理，直接调API接口，就能把组合优化问题扔给光量子计算机去求解。

这种以“专用计算定义AI”的实用主义折中，是目前量子技术赚取商业真金白银最快的一条捷径。

事实上，金融投资组合优化中的资产分配、汽车工厂的喷涂排序、蛋白质侧链构象预测……这些行业的底层数学模型中，都大量会出现伊辛模型或QUBO形式。当前经典计算机对大规模组合优化问题的求解效率极低，而专用光量子计算机恰好可以在这一狭窄但价值巨大的领域里，实现指数级加速。玻色量子与保险、航空、生物医药企业的合作案例，已经初步验证了这条商业路径的可行性。

当然，“专用”也是一把双刃剑。一旦问题形式变化超出伊辛模型范围，这台加速器便无能为力。但玻色量子的选择很清晰：与其在所有方向上浅尝辄止，不如在一个有真实市场需求的深井里做到极致。这种战略聚焦，在量子计算整体还远未成熟的今天，反而带来更可持续的现金流和反馈迭代。

图：玻色量子量子计算机“驭量·山海1000”发布现场（来源：玻色量子）

03.

路线三：

超导派——全栈工程化测试

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本源量子——本源悟空-180

超导量子计算是目前全球范围内玩家最多、也是公认技术成熟度最高的一条路（IBM、谷歌皆以此起家）。

它的优势在于操控速度快，但缺点是极易受到环境干扰，必须待在接近绝对零度的“大冰箱”里。

这台“大冰箱”即稀释制冷机，其原理是利用氦-3和氦-4混合液体的相变吸热，将芯片冷却到10毫开尔文以下——比星际空间还要冷数百倍。在如此极端低温下，超导电路中的库珀对才能形成宏观量子叠加态，从而实现量子比特的操控。

5月9日上线的“本源悟空-180”，搭载了单核180个计算比特的超导量子芯片，此外还排布了251个耦合量子比特。

在核心指标上，其单比特逻辑门保真度达到99.9%，双比特逻辑门保真度达到99%。

这里需要解读一下保真度的工程含义：双比特门保真度99%，意味着执行100次门操作平均会出错一次。表面码量子纠错要求双比特门保真度至少高于约99%的阈值，本源悟空-180恰好踩在门槛上。虽然距离实用化容错计算（通常需要99.9%甚至更高）还有差距，但“迈过阈值”本身就是一个里程碑——它意味着理论上可以通过增加物理比特来构建逻辑比特，尽管代价不菲。

“本源悟空-180”发布的趣味性在于发布的时间节点：2024年5月9日，本源量子作为唯一一家专研量子计算的公司被美国列入实体清单。两年后的同一天，“本源悟空-180”上线。

客观来看，这表明在国内供应链体系下，超导路线的全栈自主可控（涵盖芯片、测控系统、环境支撑及操作系统）已经具备了持续迭代的工程能力。

被列入实体清单，意味着本源量子无法再使用美国原产的稀释制冷机、高端低温电子器件以及某些EDA软件。两年来，本源量子与国内供应商联合攻关，逐步替换了制冷系统、低温低噪声放大器、高速任意波形发生器等核心部件。

悟空-180的问世，与其说是一次比特数的跃升，不如说是全链条国产化工程能力的“压力测试”通过报告。尽管部分元器件的性能和寿命与国际顶尖水平仍有差距，但“从无到有”并形成可迭代的体系，已经为后续追赶打下了坚实基础。

超导路线的最大优势在于电路工艺与现有半导体产线兼容性高，门操作速度可达纳秒级，并且IBM、谷歌等巨头已免费开放了部分设计工具与经验。但挑战同样显著：量子比特之间的串扰、相干时间的物理极限、以及大规模集成后的布线阻抗匹配，都是极端精细的工程难题。本源量子选择先稳住180比特级别，并在保真度上精进，是务实的节奏控制。

图：本源量子第四代超导量子计算机：本源悟空-180（来源：本源量子）

在通向终极量子计算的马拉松里，中国的量子计算企业正在通过不同的路线分摊国家层面的科技风险。

中性原子路线（中科酷原）在重塑量子计算机的物理形态，致力于降低部署门槛；光量子路线（玻色量子）在寻找商业闭环，用专用计算加速AI与光电集成；而超导路线（本源量子）则在死磕最难的通用底层，硬刚制造工艺与测控极限。

放眼全球格局：美国通过IBM、谷歌、亚马逊的生态联盟，以及PsiQuantum、IonQ等创业公司，在超导、光量子、离子阱上形成多元布局；欧洲依托科研优势，在中性原子和离子阱领域保持领先；中国以“量子科技”作为国家战略，工信部、科技部通过重大专项和未来产业计划持续投入。三家企业同时发布新机，并非一次突击式展示，而是长期基础研究积累与产业化扶持共同作用的结果。

还需要指出的是，这三条路线之间并非零和竞争。在量子计算领域，不同物理体系最终可能共同存在于一个混合计算中心里：超导量子计算机用于快速原型验证，中性原子承担大规模量子模拟，光量子加速器专职处理优化问题，再由经典计算机统一调度——这恰恰是当下NISQ时代最可行的“混合计算”蓝图。而中国三家企业三种底牌，给了这张蓝图以真实的落地样本。

严谨地说，我们目前依然处于量子计算的早期阶段。

无论是本源量子的180量子比特，还是玻色量子的1000计算量子比特，距离实现真正的可容错无误差通用计算，乃至破解复杂的密码体系，都还有相当漫长的路要走。

从工程角度看，未来五年内值得期待的突破点包括：中性原子路线的千比特阵列及动态重排、超导路线的表面码逻辑比特演示、光量子的实际商业应用规模化落地。而大规模容错通用量子计算机——可能要到2035年甚至更晚才能真正到来。这期间，必然会经历数次技术路线的洗牌、融资潮与低谷潮的交替。

但这并不妨碍现阶段的专用量子计算机或NISQ设备，开始在云端接管一部分经典计算机算不动的高难度任务。

道阻且长，然行则将至。这三天密集发布的量子计算进展表明，中国量子计算行业正在一条严谨、充满试错，却极具商业潜力的工程化轨道上，不断前行。

文章来源：量子客、量旋科技