文章核心观点 - 2024-2025年是量子计算领域的转折点，多项突破性进展正将量子理论转化为实际应用，标志着行业进入“量子十年”[2][37][38][41][43] 技术突破：纠错与硬件 - Google的Willow芯片实现了错误率的指数级降低，在将量子比特阵列从3x3扩展到7x7时，错误率每一步都下降一半，达到了“低于阈值”的性能[4][5] - 微软与Quantinuum的合作在2024年4月通过“量子比特虚拟化”技术将量子错误率降低了800倍，随后在11月与Atom Computing合作创建并纠缠了24个逻辑量子比特[6][7][8] - 除超导电路外，光量子计算取得重大进展，PsiQuantum于2025年2月发布Omega芯片组，采用标准硅制造技术，单量子比特操作保真度达99.98%，芯片间连接保真度达99.72%[9][10] - 中性原子量子计算由Atom Computing等公司推动，能够在相对小的空间内封装数百个具有高连通性的量子比特[11] - IBM制定了通往2029年故障容忍量子计算机“Starling”的路线图，计划使用200个逻辑量子比特执行1亿次量子操作，该系统将由约20个互连的量子模块组成[13][14][15][16] 实际应用进展 - 在药物发现领域，PolarisQB使用D-Wave的量子退火系统将药物发现时间从数年压缩至数周，能够分析数十亿种潜在药物化合物，其量子衍生分子在药效指标上得分更高[19] - Terra Quantum使用仅5个量子比特的混合量子神经网络，在识别可行肝移植方面达到97%的准确率[20] - Pasqal与索邦大学合作开发了预测蛋白质空腔中水分子行为的量子方法[20] - 微软的Azure Quantum Elements平台展示了端到端的化学模拟能力，其生成化学功能可在数天内提出新分子和合成路径，加速的密度泛函理论模拟速度显著快于传统方法[31][32] 国防与安全应用 - 美国国防高级研究计划局的鲁棒量子传感器计划投入超过1亿美元，开发能在军事平台上运行的量子传感器[22] - 国防创新单元计划在2025年进行超过10次量子传感技术的实地测试，涵盖地面、空中和海上领域[23] - 量子磁力仪可通过感知金属船体引起的地球磁场的微小变化来探测潜艇，量子重力仪可通过测量传统传感器不可见的重力异常来识别地下结构[23] - 2025年8月，美国国防高级研究计划局选择Q-CTRL开发用于先进防御平台导航的下一代量子传感器，授予其3800万澳元，目标是实现不依赖GPS的导航[24] 投资与商业前景 - 2024年量子计算行业风险投资激增至26亿美元，较2023年增长58%，硬件公司在2025年上半年获得了大部分资金，显示出对其商业化的信心增强[25][27] - 政府承诺同样令人瞩目，澳大利亚向PsiQuantum的布里斯班量子设施提供9.4亿澳元，日本在2025年初宣布74亿美元的量子投资[26] - 全球量子行业收入在2024年达到14.5亿美元，预计2025年将超过20亿美元[26] - 商业量子计算机销售额在2024年达到8.54亿美元，较2023年增长70%，D-Wave报告销售额增长120%，IonQ预计到2030年将实现盈利，收入超过10亿美元[40] 行业挑战与争论 - 英伟达首席执行官黄仁勋在2025年国际消费电子展上表示，“非常有用的量子计算机可能还需要几十年的时间”，其言论导致量子计算公司股价暴跌30-50%[28][29] - 行业首席执行官们迅速反驳，D-Wave的Alan Baratz称黄仁勋“完全错误”，并指出其量子退火系统已在为帕蒂森食品集团和NTT DOCOMO等公司解决实际优化问题[29] - IonQ首席财务官Thomas Kramer指出，英伟达的CUDA-Q平台与超过十几家量子公司的合作表明现实情况比黄仁勋提出的时间线更为细致[30] - 当前量子系统仍面临挑战，包括需要接近绝对零度的极端操作条件、振动隔离和电磁屏蔽，错误率虽显著改善但仍远高于经典计算机[34] - 可扩展性存在持续的工程挑战，将量子处理器从数百个量子比特扩展到数百万个以实现完全容错计算需要克服巨大的技术障碍，软件生态系统相比经典计算仍不成熟[36]