量子物理學家，中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉。圖源：https://royalsociety.org/people/jian-wei-pan-36756/
持續投資能帶來更優異的量子裝置，它們能比傳統計算機處理更多資訊、速度更快、更安全。
撰文 | 潘建偉
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在計算、資訊安全和精準測量這類領域，量子系統承諾能超越經典計算機。而在量子力學概念提出後的一百年裡，許多方面都取得了巨大進展。
量子計算機已經實現了“量子優越性”的里程碑：它們能解決經典的超級計算機也無能為力的問題。有一種安全通訊技術——量子加密——使用只有參與方知道的金鑰（一種無條件安全的形式），也就是說，即使擁有無限算力，也無法打破這種保護。
量子感測器能以前所未有的精度測量時間和重力。比如，能監測地震和導航的重力儀已投入商業使用。
不過，除了以上加密裝置和量子感測器之外，能帶來實際應用的量子技術並不多。今後幾年裡，量子模擬或將推動量子化學和高溫超導等領域的發展。雖然整體在進步，但能應用於多種問題的抗噪量子計算機的開發仍需10-15年。當前面臨的挑戰包括如何保護量子位元（qubits）的脆弱狀態，避免出錯和不想要的環境干擾。
首先，讓量子計算的熱度降一降。作為一名有著30多年經驗的量子物理學家，我見過過度的承諾如何吸引大量資本和關注，最後導致了不切實際的期待。比如，有些公司自稱能提供量子計算服務，但實際上它們只是演示了小規模的量子演算法。
過度誇大會誤導公眾和投資人，削弱社會對量子資訊科技的信心。比如，1月量子計算的股價集體暴跌，讓人擔心這項技術的泡沫終於破了。
為了避免這類股市波動，學術和產業的研究人員，還有媒體，都需要向公眾準確傳達量子技術的現狀，引導符合現實的預期。
其二，穩定和長期的政府投資是量子資訊科技持續向前的必要條件。與網際網路或智慧手機這類成熟的技術不同，量子資訊研究還不能完全仰仗以市場為導向的融資。
過去幾年裡，美國、歐洲和中國政府都增加了對量子資訊研發的投入。比如，美國國家量子計劃（US National Quantum Initiative）在2023年投入37.5億美元——幾乎是其五年預算13億美元的三倍（見go.nature.com/3cw6qtr）。下一個預算正在重新批准的過程中，計劃在五年裡劃撥27億美元。但最終投入可能會更高。
這種政府投入非常重要，因為這會提振私營公司對量子技術的信心，鼓勵他們也加入投資行列。這有助於加速量子技術的商業化以及商業模型的培育。谷歌、IBM、微軟和英偉達等科技巨頭都在美國大力投資量子計算，累計約達38億美元。
其三，科研人員之間的國際合作與交流非常重要。量子力學的建立來自於學術探討。1920年代，印度的薩特延德拉·納特·玻色（Satyendra Nath Bose） 和瑞士的阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）在信件中共同預測玻色-愛因斯坦凝聚態的存在——這是一種量子裝置使用的冷凝物質態，美國科學家在1995年首次透過實驗實現。
同樣，量子通訊的理論框架最早由美國和加拿大的學者提出。早期的理論驗證實驗在歐洲開展。最後，中國科學家透過與奧地利、南非、加拿大等地的科學家合作，演示了一個全球化的量子通訊網路。
但在今天，有些政府開始警惕國際合作，學術研究日益政治化。從我的經驗來看，現在的國際交流合作比五年前要難得多。中國與西方國家的科研協作往往被政府以國家安全為由而拒絕。
2012年我參與成立了位於中國合肥的中國科學院量子資訊與量子科技前沿卓越創新中心，在那裡，我們致力於打造開放、協作的學術環境。我們鼓勵在國際期刊上發表論文，也歡迎全球各地的學者與學生前來參觀。
就和第一次量子革命一樣，第二次量子革命將推動社會進步。長期發展離不開一個積極、理性、合作的環境。
原文以Quantum technologies need big investments to deliver on their big promises為標題發表在2025年2月26日《自然》的World View版塊上，中文版首發於微信公眾號“自然系列”，知識分子獲授權轉載。
© nature
Doi：10.1038/d41586-025-00564-8
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