2026年初夏，量子计算赛道迎来新的量级跃迁。5月13日，国际顶尖学术期刊《自然》杂志发表中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐领衔，联合济南量子技术研究院等多家单位完成的最新成果——“九章四号”可编程光量子计算原型机。

　　该机首次实现对3050个光子的高品质操纵与探测，计算速度比当前全球最快超算ElCapitan快1054倍，刷新并建立了国际上最强、最远超想象的“量子计算优越性”纪录。济南量子信息产业发展

●2022年

　　世界首颗量子微纳卫星“济南一号”成功发射，助力济南成为国内首个拥有商业量子卫星的城市，奠定济南量子信息产业发展基础。

●2025年

　　实现两大核心技术与标准突破，一是“济南一号”微纳量子卫星与可移动地面站，首次完成实时星地量子密钥分发；二是归口管理的6项首批量子测量领域国家标准正式发布实施，成功填补国内相关领域技术标准空白。

●2026年

　　山东省、济南市两级政府工作报告，均明确将量子信息列为未来产业发展的核心方向，标志着济南量子信息产业进入政策赋能、重点发力的全新发展阶段。

　　光子“织网”：3050个量子的并行交响

　　“九章”系列量子计算原型机的核心竞争力在于其独特的光量子技术路线——利用光子来编码量子比特，通过对光子的量子操控及测量来实现复杂问题的快速计算。当前全球量子计算领域形成了超导、离子阱、中性原子、光量子四条主流技术路线。其中，光量子路线拥有不可替代的独特优势：可在室温下运行，天然适配量子互联网等。

　　然而，光子在传播、耦合、分束、探测的每个环节都可能被吸收或散射，有效多光子干涉事件会随系统规模呈指数级下降，这正是长期制约光量子计算向大规模发展的核心瓶颈。针对这一难题，“九章四号”研发团队从两个维度同时发力。

　　一方面，自主研制的高效率光参量振荡器光源，单光源效率达到92%，系统总效率提升至51%。另一方面，独创的时空混合编码干涉仪，将1024个高效率压缩态光场集成到一个时空混合编码的8176模式线路中，实现了连接度的立方级扩展。

　　这一被称作“时空二维干涉”的新型架构，同时利用空间与时间两个自由度，让同一套硬件可在不同时间窗口复用，配合光纤延迟环实现“时间缓存”，无需大量增加器件即可构建更高维度、更大规模的量子网络。这一架构创新使得系统能够在102461维的巨大希尔伯特空间中进行采样，进而获得了对高达3050个光子的操纵和探测能力，比之前最好结果提升超过10倍。

　　打破光子损耗的桎梏后，算力优势便以指数级差距呈现出来。在求解高斯玻色采样任务时，“九章四号”生成一个样本仅需25微秒，而最强大的超级计算机完成同样的工作量，需要长达1042年的时间。

　　从拓荒到领跑极：济南力量的量子跃迁

　　在这场量子的光明乐章中，一个熟悉的名字出现在主创阵容之中——济南。

　　据悉，济南量子技术研究院张强、王东周、郑名扬、陈法喜、宋于坤、李立波等人，为“九章四号”突破性成果的取得贡献了不可或缺的“济南力量”。该研究院团队主力开发了高质量周期极化KTP晶体、高效率周期极化铌酸锂波导和超稳单频激光器等，这些核心光学器件为“九章四号”光学系统的底层硬件提供了关键支撑。其中，济南量子技术研究院研制的近化学计量比铌酸锂晶体各项技术指标达到国际领先水平，周期极化铌酸锂晶体和波导芯片实现了全产业链完全自主化、国产化、量产化；制备的PPKTP晶体在纠缠光源产生效率、一致性等方面均超过了进口同类产品。

　　值得注意的是，2011年5月济南量子技术研究院挂牌成立之时，量子概念在全国范围内仍处于认知初萌阶段，远非今日之火热。历经十余年探索，如今的济南已成为中国量子科技版图中的重要一极。

　　当前，济南市正加快量子国家实验室济南基地建设，聚焦量子科技等新赛道，培育建设未来产业加速园，打造更有影响力的未来产业先导区。

　　全球竞逐：超导、光量子、离子阱的“三国演义”

　　“九章四号”的光华背后，是全球几大科技强国在量子计算这一“终极算力之争”中的竞相角逐。

　　在我国的科技版图中，量子计算采取“光量子+超导”双路线并进的策略。在超导量子计算方向，2021年中国科大团队成功研制56比特超导原型机“祖冲之二号”，使中国成为全球唯一在两条技术路线上均达到量子计算优越性的国家。2025年底，中国科大团队基于107比特“祖冲之3.2号”量子处理器，提出了全新的“全微波量子态泄漏抑制架构”，在码距为7的表面码上实现了低于纠错阈值的量子纠错，使我国达到了“低于阈值，越纠越对”的关键里程碑。

　　从全球范围看，谷歌公司2024年底发布搭载105个物理量子比特的“Willow”超导量子芯片，并于2025年10月在《自然》杂志发文宣布其运行的“量子回声”算法首次实现了可验证的“量子优势”，速度比全球最快超算Frontier快1.3万倍。几乎同时，IBM推出了破纪录的1121比特超导量子处理器Condor，并宣布与日本产业技术综合研究所联合开发10000比特的下一代量子计算机，计划于2030年左右推出百万量子比特系统。

　　在光量子路线方面，国际竞争对手同样虎视眈眈。加拿大Xanadu公司联合美国国家标准与技术研究院，于2022年发布了216光子的“北极光”（Borealis）处理器，在36微秒内完成的高斯玻色采样任务需最好的超级计算机至少9000年才能完成，成为国际上第二个在光学体系实现量子计算优越性的团队。

　　放眼全球，量子计算领域正在形成一个更为广阔的技术生态，各条主流技术路线——超导、光量子、离子阱、中性原子，正在不同的赛道上加速演进。从国家战略层面看，量子科技已被正式列入中国“十五五”未来产业布局的首位，标志着量子科技已从前沿探索全面升格为关乎未来综合国力竞争的战略制高点。

　　破浪前行：量子计算的下一个十年

　　尽管“九章四号”目前主要在执行特定的高斯玻色采样任务并展示原理性“量子计算优越性”，但量子计算产业的终极目标，是最终证明其可以解决具有重大社会和商业价值的实际问题。根据多位量子信息科学家的共同研判，未来5年到10年将是量子计算领域从“卓越演示”向“规模实用”痛苦迈进的关键阶段。

　　产业化探索方兴未艾：荷兰QuiXQuantum致力于单光子通用量子计算机；美国PsiQuantum瞄准百万量子比特级数据中心；国内国开启科推出离子阱原型机“天算1号”。济南亦在超导量子计算中央处理器领域展开攻关，向千比特芯片目标挺进。

　　量子计算的星辰大海，刚刚掀开新的篇章。“九章四号”的问世，既是对量子硬件设计复杂性的一次高峰攀登，更是中国量子科技从“并跑”迈向“领跑”的里程碑式宣言。从76光子到3050光子，从105倍到1054倍的量子优势比，中国科学家用不到六年时间将“量子优越性”的边界反复推向未知。站在2026年的盛夏回望，量子计算正站在从“卓越演示”向“规模实用”跨越的临界点，从合肥的实验室到济南的产业化基地，从光量子到超导多路并行，全球量子版图中的中国坐标，正愈加清晰。

　　国内技术突破

　　○光量子路线“九章四号”刷新全球最强量子计算优越性纪录

　　○超导量子路线“祖冲之三号”与量子纠错关键里程碑

　　○QRAM全球首次真机实现　破解量子数据读写难题

　　产业化进展

　　○“本源悟空-180”上线：中国自主超导量子计算机商用

　　○量子科技纳入“十五五”规划，各地密集布局

　　全球竞争态势

　　○谷歌：024年底发布搭载105个物理量子比特的“Willow”超导量子芯片，运行“量子回声”算法，速度比全球最快超算Frontier快1.3万倍。2025年实现低于纠错阈值的逻辑比特。

　　○IBM：推出破纪录的1121比特超导量子处理器Condor，成为全球首个突破千比特门槛的商用量子芯片，并宣布与日本产业技术综合研究所（AIST）联合开发10000比特的下一代量子计算机，计划于2030年左右推出百万量子比特系统。

　　○加拿大Xanadu：2022年发布216光子“北极光”处理器，完成高斯玻色采样，比超算快9000年，为光学体系第二个实现量子计算优越性的团队。

　　学术前沿

　　○当前全球量子计算领域形成了超导、光量子、离子阱、中性原子四条主流技术路线。

　　○中国采取“光量子+超导”双路线并进策略

　　○美国在超导方向保持领先

　　○加拿大在光量子方向紧随其后

　　信息来源：《自然》《科学》《物理评论快报》等权威期刊及主流媒体报道超级计算机与量子原型机有何不同？

　　日前，“九章四号”以1054倍优势碾压全球最快超级计算机的消息刷屏。许多人好奇：量子计算机到底是什么？它和超级计算机有啥不一样？我们什么时候能用上？

　　超级计算机　靠“人多力量大”取胜

　　超级计算机本质上就是成千上万个高性能计算核心“手拉手”一起干活。比如中国“神威·太湖之光”，曾以每秒93千万亿次运算登顶全球第一。换算成通俗说法：它一分钟的计算量，相当于14亿人每人每秒算一次、连续算120年的总和。今天的超算用途广泛，从天气预报到药物研发，都离不开它。

　　但超算也有短板。有些问题过于复杂，比如精确模拟一个大分子的电子结构，计算量会随着问题规模呈“指数级爆炸”，即便最强超算也吃不消。

　　量子计算机“突破常规”的计算新范式

　　量子计算机的底层原理完全不同。传统电脑用“比特”——好比一个开关，要么开1要么关0，同一时间只能选一个。量子计算机用“量子比特”，它利用了量子力学中的“叠加态”，可以同时处于0和1两种状态。

　　打个比方：经典计算机走迷宫，一次只能选一条路，错了就回头重来。量子计算机则像瞬间派出成千上万个分身，同时把所有路径都探一遍，然后直接找到出口。这就是量子并行性——在某些特定问题上，它能实现指数级加速。

　　不过，量子计算机并非“万能加速器”。加减乘除这类简单运算，它并不比手机快。它的强项在于大数分解、分子模拟、组合优化等超算不擅长的领域。科学家普遍认为，未来将是“量子+经典”混合计算模式：普通任务交给经典电脑，遇到难题再调用量子算力。

　　普通人何时能用上？

　　答案有点意外：其实已经可以了，只是你没察觉。

　　最现实的路径是量子计算云平台。你不需要自己买一台量子计算机，只需通过电脑或手机连接云端，就能调用实验室里的量子算力。国内已有本源量子、中电信“天衍”等平台，提供图形化操作界面，零基础用户也能体验量子编程，访问量已突破千万。

　　此外，量子加密通信已进入生活。换一张量子安全SIM卡，普通手机就能实现防窃听加密通话，用户规模已超520万。

　　当然，真正像个人电脑一样走进千家万户，还需要时间。目前量子计算仍处在从“实验室演示”向“实用化”过渡的阶段。但可以期待的是，不远的将来，当你查询天气预报或进行安全支付时，后台可能就有一台量子计算机在默默为你工作。

　　专家观点距离通用量子计算机面世

　　约10年

　　日前，中国科学院院士郭光灿在接受媒体专访时，对量子科技产业化进展作出系统性判断。他明确指出，量子计算当前远未达到商用阶段，做出通用量子计算机才具备市场开发条件，距离通用量子计算机面世大概还有10年。

　　对于麦肯锡关于2035年量子科技三大核心应用领域全球收入将达到970亿美元的预测，郭光灿认为，考虑到当前发展速度，达到这个水平并不令人吃惊，量子计算确实会占据主导地位。关于“颠覆性变革”的内涵，他解释为计算速度的大幅提升——当前人工智能的瓶颈正是算力，摩尔定律逼近物理极限，而通用量子计算机可让人工智能摆脱算力瓶颈，且能耗远低于电子计算机。

　　关于产业化阶段，郭光灿认同“从原型机验证向专用模拟机研制阶段过渡”的判断，指出确实已有量子计算产品卖出，但买家多为科研机构，用于进一步研究开发。他还强调，量子科技整体处于产业化验证期，但不同应用领域进展速度不同，2026年一季度全行业融资额已超过2025年全年总和，显示资本正在加速涌入。

　　（济南日报·爱济南记者　赵尚梅）