在合肥高新区拍摄的中国科学院量子信息与量子科技创新研究院 图片来源：新华网
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在合肥高新技术开发区，有一条笔直的大道，短短几百米，聚集着国仪量子、问天量子、本源量子等诸多以“量子”命名的企业，外界称其为“量子大道”。
数据显示，合肥高新区直接从事量子领域的科研人员超过600人，合肥市量子信息产业相关专利占全国的12.1%，仅次于北京，位居全国第二。
随着人工智能大模型的日趋火爆，算力需求激增。今年6月，安徽布局量子超级计算中心，后又与上海超级计算中心携手成立了长三角量超协同创新中心，加快推进量子计算工程化，引领构建全国算力新格局。
“量子叠加”让算力指数级增长
在合肥“量子大道”上，坐落着量子领域上下游关联企业20余家，涵盖了量子通信、量子计算、量子精密测量等领域。有投资人直言：“做量子领域的投资前，必须去逛逛‘量子大道’和中科大。”
和关注量子通信的国盾量子、专注精密测量的国仪量子不同，本源量子选择的是一条不同的路——量子计算机的工程化。
设立于2017年的本源量子，由中国科学院院士郭光灿和中国科技大学郭国平教授牵头创建。2021年，本源量子实现首台国产超导量子计算机“本源悟源1号”的整机交付，使得我国成为世界上第三个拥有量子计算机整机交付能力的国家。
本源量子副总裁赵雪娇介绍，量子计算主要运用了“量子叠加”原理。“量子计算和经典计算的工作模式可以类比成走迷宫，量子比特好比孙悟空，遇到不同路口就可以变个分身，这种‘叠加’状态就促使量子比特一次性就能找到出口；而经典比特就需要一步一个脚印，碰壁了再折回头找其他路径。所以量子计算机效率更高。”
“量子计算机在解决特定问题上，速度比传统计算机要快许多。”赵雪娇举例说，2019年9月，谷歌首次实现量子霸权，53比特量子计算机用3分20秒就能处理当时最厉害的超算1万年才能解决的问题。2023年7月，谷歌宣布其在量子计算领域取得新突破，其70比特的量子计算机可在短短几秒内完成传统超级计算机47年的计算量。
打造“最强大脑”的工业母机
算力“指数级增长”，更大的意义在于促进各行各业颠覆式发展。例如，传统药物研发可能需要耗费大量时间进行实验测试，借助量子计算模拟分子相互作用，将大大加快新药物的研发进度。
2022年，本源量子和中国科学院量子信息重点实验室联合组建了国内首个工程研究中心——安徽省量子计算工程研究中心，希望通过加强量子计算工程化水平，提高科技成果的成熟性、配套性和工程化水平，带动相关行业的技术进步。
如果把量子芯片比喻成人的“心脏”，那么量子计算机操作系统就相当于人的“大脑”。“不同于许多地方布局的超大算力中心，本源量子在多方支持下，期望成为‘最强大脑’的工业母机，为更多行业领域、应用场景提供技术和设备服务。”赵雪娇告诉记者，量子计算的价值在于赋能各行各业，创造更大的价值。
据透露，安徽省量子计算工程研究中心已与建信金科、中金公司、平安银行等金融单位建立合作，探索量子计算在普惠金融、证券交易、金融衍生品等方面的创新应用；与国家电网等电力体系单位合作，研究量子计算提高气象预测、潮流预测、调度优化等问题的准确率和速率；与中科大等60余所院校建立产学研合作，探索人才培养。
此外，安徽省量子计算工程研究中心还与航空航天、人工智能、生物制药等领域单位开展应用合作。“未来，随着‘东数西算’等战略进一步落地，本源量子也期望加入其中，以量子计算优势贡献‘量子’力量。”赵雪娇说。
“量超协同”长三角先行先试
随着全球算力需求陡增，外界都在期待量子计算能够从学界走入业界，以产业化方式带动行业发展。
近年来，全球争相布局量子计算产业，行业关注度越来越高。“量子计算机还不能很好地单独解决某些特定问题，但可以对经典计算机起到加速器的作用，所以我们还是要回归到现在的发展阶段上来。”赵雪娇告诉记者，本源量子和上海超算中心最新成立的量超协同创新中心就是基于此诞生。
目前，国际上许多团队正在致力于攻关量子计算机与超级计算机融合。安徽省量子计算工程研究中心主任张辉介绍：“量子计算机可以作为超级计算机的加速器组件，‘量超协同’方案是将计算任务在量子计算机和超级计算机之间进行分解、调度、分配，实现两者的高效协同，可以在大幅节约资源的情况下，双向发挥量子计算机和超级计算机的优势。”也就是说，“量超协同”在算力大幅提升的同时，能耗却在大幅下降，实现“绿色算力”。
“在长三角地区成立量超协同中心，就是先行先试将量子计算和超算中心连接起来，将有利于推动量子计算技术服务于长三角地区算力需求和科技创新发展。”张辉介绍，目前，该中心已向国内十所高校捐赠了量子计算操作系统。
据介绍，下一步，安徽省量子计算工程研究中心还将在三方面发力：一是加速高比特、能纠错量子计算机整机的研发进度，实现量子计算通用化；二是完善“量超融合”模式，加快技术融合，加大算力规模；三是继续加强产学研合作，依托创新中心先进算力和服务方案，赋能更多高校和科研院所。
“未来我们希望量子计算机走出实验室，更好地投入实际应用，实现产业化，真正为人类社会服务。”张辉说。
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