·“未來3-5年內(nèi)，量子計算機可以發(fā)揮加速器價值，傳統(tǒng)計算機協(xié)同量子計算機將降低計算時間和成本，節(jié)能增效。未來量子計算機用于新材料開發(fā)、藥物合成具有天然優(yōu)勢，用量子世界的工具研究量子世界，比傳統(tǒng)計算機效率更高。”

·科研課題來自于真需求，要在工程中找到真問題，選擇更有實際應(yīng)用價值的課題帶入科研，從而探索出新技術(shù)的更多應(yīng)用場景。

在電影《流浪地球2》中，擁有超強算力和自我意識的量子計算機讓人驚嘆。事實上，量子計算機并非科幻。量子計算正在全球掀起一輪競速。全球有100多家量子計算公司投入了巨大的人力物力進(jìn)行研制，加拿大的量子計算公司2011年出售了其第一個量子計算機，美國IBM公司在2019年將其商用量子計算機交付部署。合肥本源量子計算科技有限責(zé)任公司（下稱本源量子）研發(fā)的“悟源”24比特超導(dǎo)量子計算機，則于2021年實現(xiàn)整機交付。科技日報報道稱，本源量子量子計算機的成功交付使中國成為世界上第三個具備量子計算機整機交付能力的國家。

用量子世界的工具研究量子世界，這是本源量子創(chuàng)始人、首席科學(xué)家郭國平希望看到的未來。除了是一名創(chuàng)業(yè)者，郭國平也是一名學(xué)者，同時擔(dān)任中科院量子信息重點實驗室副主任以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微電子學(xué)院副院長。

2017年，郭國平與自己的老師，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院量子信息重點實驗室主任郭光燦帶領(lǐng)中科院量子信息重點實驗室博士團隊，聯(lián)合創(chuàng)立了中國第一家量子計算公司——本源量子。

與量子“糾纏”20多年，郭國平見證了中國量子技術(shù)的起步與發(fā)展。他提到，20年前的量子實驗室簡陋到只有一張桌子、一把椅子，唯一一把椅子還被坐壞了，“剛開始搞量子計算研發(fā)，我們最早一批人是‘站’著研究的。而現(xiàn)在我們成立的本源量子2022年是全球融資最多的量子計算公司。”20多年里，郭國平的目標(biāo)很明確，即研發(fā)出可供用戶交互使用的工程化量子計算機，使得我國擁有自主可控的量子計算能力。

新年伊始，郭國平在接受澎湃科技（www.kxwhcb.com）采訪時表示，接下來的3-5年內(nèi)，量子計算將發(fā)揮加速器價值，在人類實際生產(chǎn)生活中產(chǎn)生看得見的效益。

量子計算是什么？

在高性能計算中，摩爾定律受制于物理極限，芯片發(fā)熱消耗大量能量散熱，因此亟需新的計算模式出現(xiàn)。量子計算作為一種新的計算模式，在理論上被證明具有巨大潛力。相對于傳統(tǒng)計算機使用的二進(jìn)制數(shù)字0或1，量子計算機使用的量子比特以一種0和1復(fù)雜混合的量子態(tài)表示和存儲信息。量子計算利用諸如疊加和糾纏等量子現(xiàn)象進(jìn)行計算，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典計算技術(shù)無法比擬的巨大信息攜帶量和超強并行計算處理能力。

從1982年美國物理學(xué)家理查德?費曼（Richard Feynman）提出量子計算的早期概念至今，量子計算研發(fā)已超過40年。目前，國際學(xué)術(shù)界量子計算領(lǐng)域的主流技術(shù)路線有超導(dǎo)、半導(dǎo)體、離子阱、光學(xué)和量子拓?fù)洌琁BM和谷歌聚焦超導(dǎo)量子計算機，其中IBM計劃2025年推出超4000個量子比特的系統(tǒng)；英特爾主推CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝；本源量子則同時布局超導(dǎo)量子技術(shù)與半導(dǎo)體量子點技術(shù)。每條路線有各自的優(yōu)劣勢，當(dāng)前尚無任何一條路線能夠完全滿足實用化條件要求從而推動技術(shù)方案的融合收斂。

據(jù)介紹，半導(dǎo)體量子計算機的優(yōu)勢在于，與經(jīng)典計算機的半導(dǎo)體芯片工藝相兼容，未來更有希望實現(xiàn)芯片的大規(guī)模量子比特擴展。“如果說半導(dǎo)體路線的工藝、設(shè)備、人才與量子計算的兼容性有80%，那么與超導(dǎo)的兼容性則有50%-60%。這也是超導(dǎo)和半導(dǎo)體技術(shù)路線關(guān)注度更高的原因。但從科學(xué)上來說，從業(yè)者并不能確定這兩條路中哪一條是唯一選項。”郭國平表示。

2019年，谷歌用一塊53量子比特的超導(dǎo)量子芯片實現(xiàn)了量子優(yōu)越性，證明在某一特定問題上量子計算機超越經(jīng)典計算機的能力。“谷歌的量子霸權(quán)解決的是一個數(shù)學(xué)問題，并不直接對應(yīng)到實際生產(chǎn)生活中的具體問題，所以目前不能說量子計算已經(jīng)在人類的生產(chǎn)生活中直接發(fā)揮了價值。”郭國平表示，接下來的3-5年內(nèi)，量子計算將會在人類實際生產(chǎn)生活中產(chǎn)生看得見的效益，“它至少可以發(fā)揮加速器的價值，大幅降低計算時間和成本，節(jié)能增效。比如用10臺傳統(tǒng)超算計算一個問題需要一個月，如果疊加一臺量子計算機，計算時間可能會縮減至3-7天，加速器的作用不是替代傳統(tǒng)計算機，而是讓傳統(tǒng)計算機算得更快。”

放眼更遠(yuǎn)的未來，量子計算機在新材料開發(fā)、藥物合成等應(yīng)用領(lǐng)域具有天然優(yōu)勢。新材料、大分子藥物的構(gòu)建是原子尺度的相互作用，也是量子力學(xué)的描述范圍。在這些領(lǐng)域，傳統(tǒng)操作是將問題轉(zhuǎn)換成數(shù)字化問題由經(jīng)典計算機模擬，量子計算則無需這一過程，“用量子世界的工具研究比轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)計算機的模式會更快捷。”郭國平表示。

“逼上梁山”賣房創(chuàng)業(yè)

從理論到實際應(yīng)用，說起來簡單，但要真正實現(xiàn)，中間需要跨越重重阻礙。

量子計算機中的量子芯片相當(dāng)于傳統(tǒng)計算機中的CPU（中央處理器）。自2010年開始，郭國平作為首席科學(xué)家連續(xù)承擔(dān)973國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目（Ａ類）固態(tài)量子芯片項目和半導(dǎo)體量子芯片項目，在實用化量子計算特別是量子芯片、量子測控儀器儀表、量子軟件、量子計算機操作系統(tǒng)和量子云計算領(lǐng)域取得重要成果。

1996年，郭國平考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)外語系，后因?qū)ξ锢砀信d趣轉(zhuǎn)入了物理系，并在大二時，接觸到著名量子信息學(xué)家郭光燦的量子研究團隊，在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)一路念到博士，畢業(yè)后留校任教。

郭國平碩博期間起初從事的是量子保密通信及量子信息器件研究工作，但隨后發(fā)現(xiàn)國外頂級高校都在從事半導(dǎo)體量子計算方面的研究，而中國在這一領(lǐng)域幾乎空白。于是他和導(dǎo)師商量，換道量子計算，研究半導(dǎo)體量子芯片。然而，量子計算是一條更難走的路，論文也難發(fā)，這個決定讓當(dāng)時的郭國平被外界認(rèn)為是“愣頭青”的行為。

十年耕耘后，郭國平發(fā)現(xiàn)，量子計算已經(jīng)從純粹的科學(xué)研究發(fā)展到了科學(xué)研究與工程技術(shù)并重的階段，國外企業(yè)有了工程技術(shù)的加持，量子計算研究進(jìn)展飛速。如果國內(nèi)只依賴于高校研究團隊，工程技術(shù)發(fā)育不足，將無法適應(yīng)量子計算技術(shù)的前沿趨勢。

2015年，郭國平團隊將國內(nèi)知名的芯片企業(yè)邀請到實驗室，商討合作開發(fā)量子計算機。但量子計算是一個前沿研究，即便經(jīng)歷10-15年也無法確定它的未來，為此企業(yè)不愿意投入。鑒于量子計算研究的工程技術(shù)需求越來越迫切，只剩下“自己干”一條路。

2017年，郭光燦院士與郭國平帶領(lǐng)中科院量子信息重點實驗室博士團隊，聯(lián)合創(chuàng)立本源量子。郭國平形容這次創(chuàng)業(yè)是“逼上梁山”，目標(biāo)是研發(fā)出一臺可供用戶交互使用的工程化量子計算機，使得中國擁有自主可控的量子計算能力，壓根沒想過賺錢的問題，公司初創(chuàng)時遭遇資金匱乏，郭國平為了保住公司賣掉了自己的一套房子。

建立中國量子計算生態(tài)

從成立之初，本源量子全棧研制開發(fā)量子計算，圍繞量子芯片、量子計算測控一體機、量子操作系統(tǒng)、量子軟件、量子計算云平臺和量子計算科普教育核心業(yè)務(wù)，系統(tǒng)布局量子計算生產(chǎn)制造鏈、應(yīng)用生態(tài)鏈和教育培訓(xùn)科普鏈，已先后推出第一代6比特超導(dǎo)量子芯片夸父KF-C6-130、 第一代24比特超導(dǎo)量子芯片夸父KF-C24-100、第二代硅基自旋2比特量子芯片玄微XW-S2-200等。尤其是其布局的半導(dǎo)體量子點技術(shù)路線，中科院量子信息重點實驗室是國內(nèi)唯一進(jìn)行該技術(shù)研發(fā)的單位。本源量子已研發(fā)出“悟源”24比特超導(dǎo)量子計算機，2021年實現(xiàn)整機交付。能力更強的“悟空”量子計算機即將面世，為“悟空”配套的量子芯片“悟空芯”正在緊鑼密鼓生產(chǎn)。

創(chuàng)業(yè)后的郭國平發(fā)現(xiàn)，科學(xué)研究和工程技術(shù)是量子計算“木桶”上兩塊重要的木板，但并非全部。

“說到底，量子計算機是一個工具，要到用戶手里去，而不是停留在論文上或匯報中。現(xiàn)在越來越多的用戶在使用幾大國際巨頭的量子計算機語言、操作系統(tǒng)，甚至養(yǎng)成了習(xí)慣。就像我們習(xí)慣使用Windows系統(tǒng)一樣。一旦習(xí)慣養(yǎng)成，再替換國產(chǎn)操作系統(tǒng)將非常艱難。”郭國平表示，量子計算的科學(xué)研究上，中國與國際先進(jìn)水平差距越來越小，有的領(lǐng)域甚至可以并跑、領(lǐng)跑，但在工程技術(shù)上，由于國外起步更早，最近5-10年在生物醫(yī)藥、金融、化學(xué)等各行各業(yè)落地，導(dǎo)致差距在拉大。

眼下，量子計算已經(jīng)從追求量子比特數(shù)、性能發(fā)展到了性能提升、生態(tài)建設(shè)、習(xí)慣培養(yǎng)、應(yīng)用拓展并重的階段。郭國平非常希望有更多人參與到量子芯片、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、云的研發(fā)和應(yīng)用中，幫助量子計算機迭代，建立中國量子計算的生態(tài)。

2018年，本源量子牽頭成立了國內(nèi)首個量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟“本源量子計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，與量子計算上下游行業(yè)伙伴構(gòu)建量子計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。在生態(tài)應(yīng)用鏈上，金融業(yè)的企業(yè)機構(gòu)占比近30%。上海市浦東新區(qū)改革與發(fā)展研究院金融研究室主任劉斌表示，未來量子計算在金融領(lǐng)域會有很多應(yīng)用場景，量子計算會提升金融機構(gòu)處理數(shù)據(jù)的能力，提高金融業(yè)智能化水平；另一方面，量子計算會提高金融機構(gòu)的風(fēng)控能力，在反洗錢、反欺詐、授信審批、資產(chǎn)組合管理、金融市場風(fēng)險管理等方面獲得廣泛應(yīng)用。

科研課題要來自真需求

“從科學(xué)研究到技術(shù)，從技術(shù)到產(chǎn)品，從產(chǎn)品到商品，商品要讓用戶滿意，產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都需要專業(yè)人才。”郭國平說，創(chuàng)業(yè)者容易過于驕傲和自信，只有清醒認(rèn)識到自己的缺點，才能包容和接受不同人才，組建理念相似、各有所長、彼此理解的團隊，長期攻堅。“哪怕發(fā)現(xiàn)他有其他訴求或不同理念，也能理解別人選擇離開。”

科研和創(chuàng)業(yè)的雙重背景也在幫助教研相長，了解真實的應(yīng)用需求，才能反哺量子計算開發(fā)。郭國平表示，科研課題來自于真需求，要在工程中找到真問題，選擇更有實際應(yīng)用價值的課題帶入科研，從而探索出新技術(shù)的更多應(yīng)用場景。

量子芯片在零下270攝氏度工作，主板在室溫中工作，如何聯(lián)通兩者信號既是工程問題也是科學(xué)問題。“這就提出了低溫電子學(xué)的新課題。從量子計算機的實際需求出發(fā)，找到一個真問題，如果能解決這個問題，就不光能為量子計算機服務(wù)，還可以用于外太空，比如衛(wèi)星不需要保溫，就降低了能量需求，月球車也不需要休眠了。”

郭國平也告訴自己的學(xué)生，英雄走窄門，要做10年甚至50年以后重要的事，這比短期掙錢拿高薪更有意義。