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中國超算正在改寫藥物研發(fā)規(guī)則 量子計算加速新藥發(fā)現(xiàn)

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2026-05-28 13:47:21  奧利奧碎片愛科技

很多人嘲笑“九章四號”只能解決特定問題,卻忽略了這正是它最可怕的地方。2026年5月13日,《自然》雜志刊登了中國科學技術(shù)大學團隊的重磅論文,“九章四號”量子計算原型機橫空出世。這臺機器能夠操縱和探測高達3050個光子的量子態(tài),在求解高斯玻色取樣問題時,生成一個樣本僅需25微秒,而目前全球最快的超級計算機El Capitan完成同等任務(wù)需要超過10的42次方年,量子優(yōu)勢比達到驚人的10的54次方量級。

中國超算正在改寫藥物研發(fā)規(guī)則

就在世界為之震撼的同時,另一種聲音也開始浮現(xiàn):“不就是個專用機嗎?只能算高斯玻色取樣這種特定問題,有什么實際用處?”這種看似理性的質(zhì)疑,恰恰暴露了對量子計算發(fā)展路徑的深層誤解。當我們以傳統(tǒng)計算機的“通用性”標尺去衡量一切計算設(shè)備時,很可能已經(jīng)錯失了一項顛覆性技術(shù)最核心的價值所在。

中國超算正在改寫藥物研發(fā)規(guī)則 量子計算加速新藥發(fā)現(xiàn)

“九章四號”是一臺專門用于“高斯玻色取樣”任務(wù)的量子模擬機。高斯玻色取樣是一種量子計算算法,用于計算光子輸出分布的概率,涉及矩陣積和式的計算,屬于#P-hard問題。這意味著,隨著問題規(guī)模的增加,經(jīng)典計算機需要的計算時間會呈指數(shù)級增長,而量子計算機則能通過物理過程“自然生成”結(jié)果。

中國超算正在改寫藥物研發(fā)規(guī)則 量子計算加速新藥發(fā)現(xiàn)

這種“專用性”絕非缺陷,而是精心設(shè)計的戰(zhàn)略選擇。我們可以對比經(jīng)典計算機中的GPU和ASIC:GPU專攻圖形處理,ASIC為特定任務(wù)定制電路,它們之所以能在各自領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)性能的極致突破,正是因為放棄了“什么都能算”的通用性,專注于將特定算力做到極致。

爭議的根源在于,公眾和部分評論者習慣性地將“通用量子計算機”作為衡量一切量子計算進展的單一標尺。他們認為,只有當量子計算機能夠運行任意量子算法、解決任意問題時,才算真正有價值。這種期待錯配,導(dǎo)致了“無用論”的簡單化批判。

專用量子計算的價值在于它能在那些經(jīng)典算力已經(jīng)逼近極限的特定領(lǐng)域,開辟全新的解決路徑。例如,在藥物發(fā)現(xiàn)和新材料設(shè)計領(lǐng)域,分子模擬的復(fù)雜性常常讓超級計算機也力不從心。以蛋白質(zhì)折疊為例,一個中等大小的蛋白質(zhì)可能有數(shù)百萬種可能的構(gòu)象,經(jīng)典計算需要遍歷所有可能,而量子計算機可以利用疊加和糾纏特性,直接模擬分子軌道和電子結(jié)構(gòu)。波色量子公司已與上海交通大學合作開展分子相似性計算研究,并與上海市腫瘤研究所團隊合作,依托相干光量子計算平臺,將量子算力與臨床需求深度結(jié)合。腫瘤診療中的許多核心問題本質(zhì)上屬于高維組合優(yōu)化問題,專用量子計算為此提供了全新可能。

在金融風險建模、投資組合優(yōu)化、大規(guī)模物流路線規(guī)劃等涉及海量變量組合優(yōu)化的問題上,經(jīng)典算法往往陷入局部最優(yōu)解。光大集團聯(lián)合波色量子推出的基于相干量子計算的量化平臺,在相同股票池中,量子策略相較傳統(tǒng)模擬退火算法收益提升12.7%,且在處理大規(guī)模股票池(500只以上)時,求解速度遠超傳統(tǒng)超算。中國工商銀行已將變分量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入債券風控場景,用于分析企業(yè)關(guān)聯(lián)風險傳導(dǎo)。該模型通過量子態(tài)編碼企業(yè)特征,在模擬測試中訓(xùn)練效率較傳統(tǒng)模型提升120%,能更高效地追蹤鏈式風險。

此外,專用量子模擬機能夠幫助物理學家、化學家模擬在實驗室中難以直接觀測的量子物理現(xiàn)象。通過構(gòu)建特定問題的量子模擬器,研究人員可以在受控環(huán)境中探索高溫超導(dǎo)、量子磁體等復(fù)雜量子系統(tǒng)的行為,推動基礎(chǔ)科學前沿。

要真正理解專用量子計算的價值,我們需要跳出“非此即彼”的思維框架,看清兩條技術(shù)路徑的分工與協(xié)同。在技術(shù)難度與成熟度上,兩者存在顯著的時間差。通用量子計算機面臨量子比特數(shù)量、質(zhì)量(相干時間、保真度)和糾錯等巨大挑戰(zhàn)。眼下我們正處于專用量子計算機時代。商業(yè)邏輯與生態(tài)構(gòu)建的差異更加明顯。專用路線可能更早以“量子計算云服務(wù)”、“解決方案”形式,針對明確痛點的垂直行業(yè)提供算力服務(wù),商業(yè)模式相對清晰。本源量子的“本源悟空-180”自2026年5月上線后就開始接收全球量子計算訂單,截至2025年6月,已為143個國家和地區(qū)的用戶完成超50萬個量子計算任務(wù)。

通用路線愿景宏大,但生態(tài)構(gòu)建更復(fù)雜,需要等待底層技術(shù)成熟。目前全球71家主要量子計算整機企業(yè)中,19家為超導(dǎo)量子計算路徑,其中美國8家,中國5家;光量子計算路徑共計13家,其中中國企業(yè)最多,達到4家。但這兩條路徑并非對立,而是互補與階梯關(guān)系。專用系統(tǒng)的研發(fā)為通用系統(tǒng)積累技術(shù)、算法和人才;通用技術(shù)的進步也會反哺專用系統(tǒng)。它們代表著量子計算發(fā)展的不同階段和形態(tài),共同推動整個領(lǐng)域向前邁進。

當一項技術(shù)開始從“演示”走向“實用”,它所撬動的產(chǎn)業(yè)能量往往超乎想象。專用量子計算正沿著清晰的路徑,逐步滲透到工業(yè)界的核心地帶。從中科酷原公司的實踐可見,咨詢“漢原2號”原子量子計算機的主體以各地算力平臺、省級超算與智算中心為主,各方均瞄準“量超智融合”提前布局,希望探索量子計算機與超級計算機、智能計算平臺的協(xié)同使用。

近期階段,主要聚焦概念驗證與定制化服務(wù)。量子計算企業(yè)將與頂尖研究機構(gòu)、大型企業(yè)合作,解決單個關(guān)鍵性復(fù)雜模擬或優(yōu)化問題。醫(yī)圖生科提出“量子+AI制藥”新范式,通過量子計算機求解薛定諤方程,從微觀物理規(guī)律出發(fā)輔助藥物設(shè)計,在一項針對雄激素脫發(fā)的治療管線中,將靶點發(fā)現(xiàn)到候選藥物驗證的時間縮短至約1年。

中期階段,將形成針對特定行業(yè)的標準化軟硬件一體解決方案。在藥物研發(fā)領(lǐng)域,可構(gòu)建從藥物設(shè)計問題到高斯玻色采樣實例的映射框架,加速早期藥物發(fā)現(xiàn)中耗時最長的“大海撈針”式搜索過程。在金融領(lǐng)域,可重點利用其處理復(fù)雜概率分布和組合優(yōu)化的潛力,服務(wù)于投資組合優(yōu)化、風險管理中的極端事件概率估算。

長期階段,專用量子計算將作為一種強大的算力模塊,融入未來的混合計算基礎(chǔ)設(shè)施。它不會取代經(jīng)典計算,而是與之協(xié)同,形成“經(jīng)典計算+多種專用量子計算單元”的復(fù)合架構(gòu)。本源司南4.0量子操作系統(tǒng)已經(jīng)面向全球開放下載,是全球首個可公開下載的量子計算機操作系統(tǒng),這為構(gòu)建開放的量子計算生態(tài)奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

先行掌握專用量子計算應(yīng)用能力的公司或國家,可能在關(guān)鍵材料、藥物、金融工具等領(lǐng)域獲得顯著的戰(zhàn)略優(yōu)勢。波色量子成立于2020年,已拿到11輪融資,累計金額達18.4億元,2026年3月完成的10億元B輪融資,直接創(chuàng)下國內(nèi)量子計算領(lǐng)域單輪融資紀錄。這背后是資本市場對專用量子計算機商業(yè)前景的高度認可。

“九章四號”這類專用量子計算成果的意義,不在于立即取代你的手機電腦,而在于為我們打開了一扇解決從前無法解決之問題的新大門。技術(shù)的實用化從來都是蜿蜒前進的,從實驗室原型到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,需要經(jīng)歷漫長的工程化、標準化和市場驗證過程。在這場全球量子計算競賽中,中國選擇的是一條多元化的技術(shù)路徑。光量子、超導(dǎo)、中性原子三條路線全部跑通,合肥做產(chǎn)線、北京定標準、上海搞應(yīng)用、武漢攻克糾錯,已經(jīng)形成了全國協(xié)同的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)。這比把雞蛋放在一個籃子里要穩(wěn)健得多。

從產(chǎn)業(yè)布局看,安徽已集聚全國近三分之一的量子科技企業(yè),形成了國內(nèi)最密集的量子產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。合肥量子芯片生產(chǎn)線2025年已經(jīng)投產(chǎn),年產(chǎn)能達到1000片,從設(shè)計、流片到封裝測試全流程國產(chǎn)化,關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%。此前被卡脖子的稀釋制冷機,已經(jīng)自主研制出XS1000型號,最低溫度達到8.4mK,完全可以支持百比特級超導(dǎo)量子系統(tǒng)。

“九章四號”的橫空出世,不僅僅是一次技術(shù)突破的展示,更是中國量子計算產(chǎn)業(yè)從跟跑到并跑,再到某些領(lǐng)域領(lǐng)跑的戰(zhàn)略宣言。它告訴我們:在通往未來的道路上,有時候“專精”比“全能”更重要,“解決真問題”比“什么都能算”更有價值。

(責任編輯:0882)
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