一方面是资本市场对“量子”概念的狂热追捧,融资喜报频传,量子比特的数量似乎每隔几个月就能实现翻番;另一方面,作为最终用户的制药巨头、物流大亨和金融分析机构却依然站在门外,对这项耗资巨大的前沿技术感到困惑。“这台昂贵的机器,到底什么时候能可靠地、经济地帮我解决一个实际问题?”
这种巨大的“感知鸿沟”背后,折射出量子产业进入深水区后最隐秘的痛点:缺乏统一的工程化标准和实用的度量衡。
当一个新兴产业的话语权被少数追求原始指标的科学家主导,而未能建立起一套面向商业价值和工程可靠性的“工程师的度量衡”时,其繁荣的表象之下必然伴随着指标注水和概念炒作。缺乏第三方独立验证和统一标准,使得终端行业难以区分哪些是扎实深耕冻土的工业成果,哪些是纯粹兜售理论模型的“量子泡沫”。
目前的评估体系过度依赖于易于量化的“奖状”指标,例如“物理量子比特数量”或“论文发表数量”。然而,这种指标具有极大的误导性,因为它忽视了量子计算的本质:可靠性和容错性。如果物理量子比特的保真度太低,为了进行任何有意义的、大规模的计算,必须引入量子错误纠正(QEC)机制。这通常意味着需要数百乃至数千个低质量的物理比特才能编码成一个可靠的“逻辑量子比特”。
因此,关注原始的物理比特数量,但其保真度未能达到QEC的错误阈值,实际上等同于宣称拥有一台体积庞大但效能为零的机器。这种指标泡沫导致了资本资源的系统性错位,将宝贵的资金导向了看似规模庞大但实际上计算效能低下的系统。只有通过国际认可的、基于工程化的实用标尺,才能在金融、能源等对可靠性要求极高的终端行业中建立信任,并引导私人资本(这是当前中国量子产业结构中的关键短板)有效进入。
面对量子产业日益增长的泡沫,全球主要竞争者已启动了评估范式的战略转移,将衡量标准从理论突破转向工业化效用和经济可行性。
美国国防高级研究计划局(DARPA)主导的“量子基准测试倡议”(QBI)是这一范式转移的明确信号。QBI的战略核心不再是追求单纯的“量子优越性”,而是“效用规模操作”。
DARPA在2025年已将该项目推进到第二阶段(Stage B),其终极目标是验证到2033年,量子计算能否实现“计算价值超过其成本”。这一关键定义,将量子计算的成功标准从纯粹的科学速度优势,提升到了工程经济学的高度。无论一个量子系统在实验室中跑得有多快,如果其运行、维护(如复杂的低温制冷系统)以及错误纠正的开销无法被其产生的商业价值覆盖,那么它就缺乏实用性。
QBI的评估流程对工程化深度提出了极高要求。参与者不仅要在Stage A中提出详细的概念设计,在Stage B中更需要提交详细的研发路线图,包括识别和缓解相关的技术风险,并明确必要的风险降低原型。DARPA清醒地认识到不同技术路线(超导、离子阱、中性原子等)的差异,因此评估重点在于工程规划的严谨性、容错实现的具体路径及其可行性,而非简单的技术路线竞争。
加拿大的做法是利用政府力量,通过“加拿大量子冠军计划”(CQCP),将本国在量子计算领域(如D-Wave、Xanadu)的早期技术领导地位,转化为可扩展的、主权级的工业能力。该计划旨在“锚定”世界级人才和企业在本土,并将量子技术视为未来经济竞争力和国家安全的“战略基础设施”。
加拿大模式的独特之处在于它采用了市场驱动的标准制定。政府通过主导长期的采购和订单,将终端行业的严苛需求前置为技术标准。这种模式加速了技术从实验室状态向能够提供7x24小时稳定服务的工业部署状态的转化,推动标准体系从“科学家的话语体系”转向“客户订单的验收标准”。
国际标准制定机构正在迅速行动,争夺未来量子生态的治理权。这表明,标准制定已成为一场影响国家技术主导权的战略竞争。
NIST:已发布首批后量子密码学(PQC)标准,引导全球信息安全基础设施向量子安全转型。
ISO/IEC JTC1 与IEEE:正积极致力于制定量子计算的接口、性能测试和评估标准。特别是ISO/IEC JTC1 WG14(量子计算)的工作,汇集了包括中国代表在内的全球专家,试图在技术发展早期阶段统一规范,从而确保其在全球供应链中的核心地位。
谁能率先且有效地定义性能基准和接口标准,谁就能在全球供应链中占据核心地位,确保其技术路线的兼容性成为事实标准。因此,标准设定本质上是治理权和供应链主导权的锁定。
中国量子产业正处于从“实验室奇迹”向量子“工业力量”转型的临界点。尽管我们在量子通信和超导量子计算原型机等领域已跻身世界第一梯队,但在产业落地的深水区,一场关于评价体系、投资逻辑与人才结构的深层次跨越之痛正愈发凸显。
中国量子科技的崛起得益于国家级战略的高位推动。据统计,中国宣布的量子技术公共投资已超150亿美元,位居全球之首。然而,“高强度投入”与“低效率转化”的矛盾依然尖锐。
目前国内量子领域的资金流向呈现明显的“政府热、民间冷”态势。私人资本仅占全球量子融资总额的约17%,这与美国、英国由风险投资主导的生态形成了鲜明对比。
图:截至2024年,选定国家和地区量子技术的公共和私人总投资(已公布)(单位:十亿美元)
现有的财政补贴和学术评价体系仍深受“唯论文论”和“指标锦标赛”的影响。资源被优先分配给能够快速产出“物理量子比特数”或顶级期刊论文的项目。这种激励机制诱发了资源的系统性内卷:资金在低水平、重复性的硬件堆叠上空转,而真正需要长期“坐冷板凳”攻克的工业级工艺、底层材料和控制系统架构,却因“见效慢、发文难”而面临资金枯竭。
行业内热衷于炒作“比特数量”这一原始数据。然而,量子计算的效能由三维坐标决定:规模(Qubit数)、质量(保真度)与连通性(架构设计)。如果缺乏高保真度和长相干时间的支持,数以百计的物理比特仅仅是“一堆带有噪声的废料”,无法通过量子错误纠正(QEC)的临界阈值。
由于第三方独立验证机制的缺失,许多公布的技术进展处于数据不透明的“黑箱”状态。这种“自说自话”的评估方式不仅削弱了国际学术信誉,更让下游的制药、金融等终端行业感到困惑。缺乏标准化的“工业尺子”,使得市场难以区分哪些是扎实的工程突破,哪些是利用信息差兜售的“量子泡沫”。
中国量子领域面临的另一个关键挑战是人才结构失衡。顶尖学者已发出警告,中国量子产业正面临人才短缺和“内卷”的文化挑战。
中国量子产业最隐秘的危机,在于“顶尖科学家过剩,而系统工程师极度贫血”。
制造一台商用量子计算机不是简单的物理实验,它是一场极端的系统工程挑战。我们需要能将稀释制冷机、大规模超导微波集成电路、高速信号处理堆栈以及量子编译器进行全链路集成的“总师”。
现有的高等教育和科研体制依然在批量生产“学术研究型”人才。在科研单位中,负责硬件维护、工艺优化和系统集成的工程技术人员往往处于评价体系的边缘,其地位与薪酬远低于发表论文的首席科学家。这种“重理轻工”的倾向导致人才向学术端过度挤压,造成了工业化落地的实质性脱节。
在量子计算的“青春期”,行业习惯于用物理比特的数量来标记领地。然而,随着产业进入深水区,这种粗放的评估逻辑正面临彻底崩塌。我们需要重新定义“实用性”,将其从虚无缥缈的科学愿景转化为可量化、可交付的工程指标。
过去十年,行业沉浸在“量子优越性”的追逐中,即在特定人工任务上超越经典计算机。但残酷的现实是:这些任务往往毫无商业意义。
真正的量子实用性不再仅仅关注“算得快”,而是关注“算得值”。这要求量子系统在解决制药模拟、新材料开发或金融定价等真实问题时,其产出的商业价值必须能够覆盖其昂贵的运行成本。
对于终端用户(如波音、高盛)而言,他们需要的不是一个偶尔闪现“神迹”的实验室原型,而是一个能够7x24小时稳定运行、结果可重复、输出可信赖的工业级计算平台。实用性的定义已从“理论领先”转向“工程可行”与“经济有效”。
如果说物理比特是未经加工的矿石,那么逻辑量子比特才是锻造好的精钢。由于量子态极易受到环境噪声干扰,任何具备实际意义的计算都必须依赖量子错误纠正(QEC)。
纠错不是选项,是前提。物理比特的保真度存在天然上限,仅靠堆叠易错的物理比特无法实现深度量子线路。只有通过量子纠错码,将成百上千个物理比特编码为一个具备容错能力的“逻辑比特”,量子计算才能真正走出NISQ时代。
衡量实用性的核心指标应从物理门保真度升级为逻辑门保真度。当逻辑比特的错误率能够被压制到万分之一甚至更低时,量子计算机才真正具备了执行复杂算法、解决人类难题的“计算主权”。
这是衡量一家量子企业工程化成熟度的“生死线”。该指标定义了编码一个可靠逻辑比特所需的物理比特数量。不同的技术路线(如超导、离子阱、中性原子等)正在这条线上进行惨烈的竞争。
高开销比意味着系统极其臃肿,对制冷功率、布线密度和控制电子设备的压力呈指数级增长,极难商业化。低开销比直接反映了底层硬件的高保真度和互联架构的高效性,这是通往实用性规模的“快车道”。
因此,盲目追求物理比特数量而不考虑开销比,无异于建造一座地基松软的摩天大楼。只有具备低开销比的技术路线,才能在有限的资源下提供更多的“有效算力”。
研究表明,如果物理比特的原始错误率高于某个临界阈值,引入纠错机制反而会产生更多噪声,形成“负收益”。
这一标准迫使量子企业停止在参数上的“数字游戏”,必须回归基础物理与精细工程,将双比特门保线%甚至更高。只有迈过这条红线,所谓的“量子实用性”才具备了物理基础,而非停留在PPT上的科幻想象。
如果说前两部分是在诊断病灶,那么构建“工业腹地”则是中国量子产业在未来十年立于不败之地的救赎方案。中国不能仅满足于拥有几台处于“展示状态”的原型机,而必须建立起一套完整、稳健且具备自我迭代能力的工业体系。
效仿荷兰 TNO 或美国 NIST 的运作模式,组建由国家主导、不参与课题竞争的第三方量子工业测试床。这支力量应扮演行业“质检员”的角色,不评学术论文的深浅,只验工程交付的硬度。其核心意义在于,将评价体系从科研层面的“自由心证”,转向工业标准的“客观实测”。
目前的评估逻辑亟需从展示瞬时的物理指标,转向对系统全参数、长周期的性能深挖。量子计算机不能只在实验室里“闪光”,必须经受工业级的压力测试:例如,考察超低温制冷系统在7×24小时连续运转下的温控漂移;评估射频控制系统在极端布线密度下的信号串扰;以及测算在运行真实算法时,为了维持逻辑比特所必须支付的纠错资源开销。
建立面向金融、能源、医药等行业的统一接口。把不同路线的技术拉到同一个赛道上,不看原理多深奥,只看谁算得快、算得准。经过这种工业“试金石”打磨出的技术,才是国家真正需要的战略底牌。
当前的资源错配源于评价体系的扭曲,必须通过制度设计将资金导向“脏活累活”。
必须扭转资本对量子比特数的盲目崇拜,建立类似美国 DARPA QBI 的动态考核机制。国家级投资基金应停止单纯为“物理比特数”买单,转而将“计算价值/成本比”设为分阶段拨付资金的硬门槛。投资的风向标应当从虚无缥缈的科研远景,转向实实在在的算力效费比,把钱花在刀刃上。
告别“撒胡椒面”式的科研补贴,推行以市场为导向的“应用补偿”机制。政府应鼓励能源、金融等终端客户直接下场“出题”,并对首台套量子商用设备的采购提供政策性对冲。我们要做的,是把技术创新的评判权从学术委员会手中,真正交还给支付订单的市场主体——好不好用,市场说了算。
科学探索允许走弯路,但工程经验的沉淀绝不是浪费。我们要建立容忍失败的激励机制,重金奖励那些在超低温真空封装、高纯度同位素材料、高保真低温电子器件等“卡脖子”领域实现国产化替代的团队。即便顶层架构的探索受挫,只要这些“底层底座”做实了,中国量子产业的根基就稳了。
量子产业的“工业腹地”归根结底是由人筑成的。我们需要一场关于人才定义的文化改革。
启动“量子工程学”专项教育,突破单纯的理论物理框架,在高校设立交叉学科,重点培养具备物理直觉且深谙集成电路设计、极低温工程和系统架构的“量子架构师”。
建立“双轨制”评价体系,在科研院所和重点企业中,彻底打破“重理轻工”的鄙视链。负责系统稳定、工艺优化和复杂集成任务的工程技术专家,应在薪酬待遇、职称评定和社会认可度上与发表顶级期刊论文的学者对等。
“工业腹地”的延伸必须触及全球。标准制定的滞后,意味着未来我们将被迫在别人的规则下生存。
积极深度参与ISO/IEC、IEEE等国际标准的制定。在量子计算的软件接口、控制系统通信协议和后量子密码学(PQC)领域,将中国的工业实践转化为事实标准。
依托中国强大的制造业根基,在超导线缆、低温组件、高性能激光器等领域建立完整的国产供应链标准。只有当我们定义的“尺子”成为全球公认的准绳,中国量子产业才能从“参与竞争”转变为“治理竞争”。
量子产业的竞争,本质上是治理权和供应链主导权的锁定。谁能率先定义性能基准和接口标准,谁就能在全球供应链中占据核心位势。
中国量子产业正处于从“求名”向“务实”回归的关键时刻。当我们不再热衷于展示挂满勋章的“奖状”,而是拿出一把把冷酷的“尺子”去衡量技术时,泡沫才会消散。
我们要赢的不仅是算力的竞赛,更是标准的制定和工业根基的扎根。唯有如此,呈现在世人面前的才不再是易碎的实验室盆景,而是支撑大国竞争、坚不可摧的量子工业堡垒。