当AI引爆舆论场，大国已将目光投向量子科技

抖音快讯 2025年02月18日 00:46 3 admin

当全球目光聚集在中美人工智能（AI），尤其是DeepSeek和OpenAI的博弈时，另一场足以影响人类发展的科技革命正在浮出水面。去年6月，联合国宣布2025年是"世界量子科技年"。自马克斯·普朗克在124年前提出"量子"概念以来，量子科技一度只是科幻小说中的酷炫概念，但在2024年，量子技术的现实应用取得了一系列超乎预期的发展。站在竞赛前沿的中美两国，各有哪些优势？竞争与合作将如何引领这次重大的科技变革？

一百年前的1925年，薛定谔提出了量子力学的薛定谔方程，同年，海森堡发表论文《运动学和力学关系的量子力学重新诠释》。他们与伯恩、乔丹等共同奠定了量子力学的基础。为纪念量子力学的先驱和提高公众对量子科学及应用重要性的认识，以及量子力学即将对人类发展起到巨大作用，联合国教科文组织决定将2025年定为“国际量子科学与技术年”。

2月4日，2025国际量子科学与技术年开幕式在联合国教科文组织巴黎总部召开。图源：中国光学学会官方微信

尽管量子技术尚未实现大规模商业化，但该领域的研发和商业化步伐正在加快。

那么什么是量子技术呢？简单来说，量子技术基于量子力学的三大核心原理：

量子叠加：传统计算机的比特（bit）只能表示0或1的状态，而量子比特（qubit）则可以是“0”和“1”的叠加态，使其能够以两种以上的状态存在，这使得计算能力呈指数级增长。

量子纠缠：两个或多个粒子可以通过“纠缠”相互关联，无论相隔多远，一个粒子的变化会瞬时影响另一个粒子。

量子隧穿：使得粒子能够穿越经典物理学中无法跨越的势垒。

这三大原理也就带来了量子技术的三大主要应用领域：量子计算，利用量子比特进行复杂计算，比如可以用于模拟分子行为以加速新药开发以及解决人工智能中的复杂问题；量子纠缠为量子通信提供了理论基础，通过量子密钥分发（QKD）实现高度安全的通信，无惧窃听威胁；量子传感则利用量子隧穿实现极高精度的测量，可用于地震监测、医疗成像和军事侦察等。

量子通信示意图图源：网络

中美高度重视量子科技
各有优势领域

中国在“十三五”（2016年至2020年）规划期间提出发展量子计算、量子通信的战略目标，并在2021年将量子技术列入“十四五”（2021年至2025年）规划中的7大"科技前沿领域攻关"领域。

美国在2018年通过了《国家量子倡议法案》，加速美国量子技术发展。2023年5月，美国拜登政府发布了"针对重要技术和新兴技术的国家标准化战略"，将量子技术定位在战略领域。2024年12月，美国参议院修订并发布了《国家量子倡议重新授权法案》，加大对美国量子技术发展的支持力度。

根据全球咨询业巨头麦肯锡公司2022年的一份报告，中国对量子技术的公共资金投入遥遥领先全球，高达153亿美元——这是美国政府投资的8倍（19亿美元），是欧盟各成员国投资总额的两倍（72亿美元）。

根据目前各国智库数据显示，中美在量子技术三大领域的发展“各有所长”。在量子通信领域，中国领先全球。

2016年，中国发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，成功实现了卫星对地面站的高速量子密钥分发。2022年，中国发射了第二颗量子卫星“济南一号”，性能显著提升。第三颗量子卫星计划于2026年发射。2017年，中国还建成了量子保密通信“京沪干线”，总长超2000公里，是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。截至2024年8月，中国在量子加密通信领域的公开专利数量为5544件，远超美国的806件。

“墨子号”量子通信卫星

在量子计算方面，美国则傲视全球，在硬件开发和算法复杂性上都大幅领先中国。量子计算机的计算能力取决于量子比特数量、错误率和纠错能力。谷歌、IBM等美国企业开发的量子计算机拥有上千个量子比特，而中国单台比特数最多的量子计算机，是去年12月中电信量子集团发布的超导量子计算机"天衍504"，搭载中国科大国盾量子生产的拥有504个量子比特的"骁鸿"芯片。

谷歌公司的量子计算机图源：网络

值得一提的是，同样在去年12月，美国科技巨头谷歌宣布，最新量子晶片“柳木”（Willow）可在五分钟内完成传统超级计算机需耗时10亿亿亿（10的25次方）年的计算，在科技界引发轰动。特斯拉创始人马斯克在社交媒体X上惊叹“哇哦”，OpenAI首席执行官奥尔特曼也在X平台送上“热烈祝贺”。

新加坡《联合早报》引述专家的话称，谷歌此次宣布的成果的最大亮点在于一项更为关键的技术突破——量子纠错技术的重大进展。量子纠错是确保量子计算稳定运行的关键技术，能检测并修正计算过程中的错误，提高计算的可靠和准确性。降低错误率是从实验级设备迈向通用量子计算机的核心挑战之一。

新加坡量子科技研究中心主任拉托雷（Jose Ignacio Latorre）教授受访时指出，量子计算的突破不仅意味着算力的提升，更有潜力重塑AI、信息安全、金融分析等多个领域的格局。因此，各国纷纷加入竞争，力求率先拥有一台真正实用的量子计算机。

全球数码浪潮加速推动算力需求激增，强大算力已成为人工智能（AI）发展的核心支撑和驱动力。有研究显示，AI模型训练所需的计算能力正呈指数级增长，平均每100天翻一番，预计未来五年内将激增100万倍以上。

中美量子技术竞争
美国延续“小院高墙”

量子计算的战略价值日益凸显，也让它成为大国博弈的一个核心领域，并演变为中美竞争的前沿阵地，技术竞赛与技术封锁持续上演。

“美国和中国都将量子技术提升为全球技术竞争的一个竞技场，类似于冷战时期对核能力的争夺”，德国智库墨卡托中国研究所（Mercator Institute for China Studies）在一份报告中写道，“尽管最终产物不是炸弹而是计算机，但率先开发出量子计算技术的一方将在密码学、通信和信息处理等军事领域拥有显著优势。”

为遏制中国在量子计算领域的发展，美国过去一年采取一系列措施，包括技术出口管制、高端人才流动限制，以及施压盟友减少与中国合作等。

今年1月2日，美国财政部的一项新规生效，旨在禁止美国个人和企业在中国投资开发一系列包括量子技术在内的先进技术，这项新规于去年10月由时任拜登政府敲定。

新加坡国立大学李光耀公共政策学院副教授顾清扬接受新加坡《联合早报》采访时指出，与过去大国间以热战为主的竞争形式不同，当今中美之间的博弈已转向科技与经济领域。量子计算因巨大的战略价值和国家实力提升潜力，自然成为两国竞争的核心焦点。“这种竞争在一定程度上能推动技术进步，类似于历史上的太空和卫星竞赛，对全球科技创新具有积极意义”。

但他强调，量子技术的突破还面临诸多技术瓶颈和挑战，这一领域的进步需要全球范围内的合作与协同创新。“如何在竞争中寻求合作，将是未来量子技术发展的关键挑战。”

巴西“ocafezinho”新闻网9日发表的文章也认为，中国在量子技术上取得的进步对美国既是挑战也是机遇。虽然竞争推动创新，但国际合作对两国都有利。在竞争与合作之间找到平衡，同时保护国家利益，对于负责任地发展量子技术至关重要。

国际社会都在呼吁中美携手推进量子科技进步，以造福人类，中国的态度是什么呢？中国科学院院士、中国科学技术大学著名量子物理学家潘建伟教授最近的一席话或许具有一定的参考意义，他在2025国际量子科学与技术年开幕式上的视频讲话中就表示，第二次量子革命可能会推动人类文明的又一次飞跃，“政府和私营部门的持续资金支持至关重要。积极而深入的国际合作与交流无疑将加速量子信息造福全人类的进程。”