量子计算多场景落地：开启未来与现实之门

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你是否好奇，一种新药的研发周期从10年缩短到5年、电池续航提升一倍、AI训练成本被压缩，这些看似“科幻”的想象如何成为现实？

近日，在“量子计算——从实验室走向场景落地”科技沙龙上，科学家和企业家围绕具体场景，探讨了量子计算在药物研发、电力管理、新材料探索以及人工智能领域的场景应用。

一场关于量子应用的“想象力测试”正在进行。今年6月，上海市科委发布《关于征集上海市量子计算应用场景的通知》，向政府部门、企事业单位、新型研发机构、企业、在沪外资企业等广泛征集“可跑通、可推广、有标杆”的量子落地应用案例。

上海量子科学研究中心副主任陆朝阳强调：“就像人类首次发射卫星，第一步是能力验证。”当前量子计算技术仍面临诸多技术挑战，但这一步跨越意义重大。从理论构想到产业落地，量子计算正稳步迈进。

PART 01

药物研发的加速器

研发一种新药通常需十年以上时间和数十亿美元成本，原因是传统计算在模拟复杂生物分子相互作用时效率低下。复旦大学教授李晓鹏表示：“量子计算在药物研发领域的最大优势是能高效模拟分子结构和作用机制，这种‘看清微观世界’的能力是传统计算无法企及的。”

量子计算能精确模拟药物分子与靶点的相互作用，快速筛选出有潜在活性的药物分子，将新药从发现到上市的时间大幅缩短至5 - 8年。

借助高效量子化学计算，研究人员可实现复杂大分子的结合能计算、结构预测及反应过程模拟，降低药物研发成本并缩短周期。

同时，李晓鹏指出，量子计算机研制和量子算法开发仍是科学前沿问题，如提高量子计算门保真度、提升多电子模型的量子比特编码效率、开发更高效的量子模拟算法等，科学家们正在逐步攻克。

PART 02

算力、电力、财力的精准“智脑”

随着国家建设发展，社会对算力、电力、财力系统的需求提高，系统复杂性显著增加。量子计算机凭借处理复杂问题的能力，有望成为这些关键领域的重要支撑。上海光机所研究员吕旭东正推进大规模高保真的中性原子量子计算机前沿技术研发。

未来量子计算机有望成为电力系统的“精准智脑”，实现电网实时高效优化调度，性能远超传统计算方法，是破解未来能源难题的重要手段。电力优化问题是多学科交叉的复杂领域，可应用于电力系统全链条。通过量子计算优化电力分配策略，可降低输电损耗，提高电网稳定性与可靠性。

此外，国际地缘政治复杂，全球资本市场波动大，量子计算技术在金融领域的应用可帮助金融系统快速精准评估风险，优化资产配置和交易策略，提升金融系统效率与稳定性，成为财力系统的强大“智脑”。

目前，国家电网等企业已与量子计算团队合作，探索实际应用场景。吕旭东表示，未来量子计算规模化应用将提升国家能源安全、金融稳定和经济运行效率。

PART 03

材料科学的“显微镜”

材料科学领域长期处于探索阶段，科研人员需长时间试验才能发现新材料，传统计算对材料微观结构模拟存在瓶颈。

李晓鹏说：“从磁悬浮到无耗散信息处理，对高效新材料的探索将‘用量子打败量子’。”量子计算可准确预测材料物理和化学性质，快速筛选材料结构和成分组合，加速材料性能优化。

陆朝阳指出：“量子计算能准确模拟材料中原子的量子行为，如同微观‘显微镜’，可直接观察材料内部。”例如，高温超导材料研究停滞，是因为传统计算难以模拟电子间复杂的量子相互作用，而量子计算能精准模拟这些效应，为材料科学家提供结构信息。

PART 04

人工智能的“超级引擎”

人工智能发展对算力需求呈指数级增长，传统计算的局限性日益凸显，难以支撑复杂的深度学习模型。

量子计算与人工智能的融合并非简单增加算力，而是全新的智能范式。在深度强化学习训练中，经典计算机训练复杂策略优化可能需数十小时甚至数天，而量子计算介入后，时间可能大幅缩短至分钟甚至秒级。

李晓鹏还指出：“量子网络更复杂，经典网络模型可被量子模拟，而量子网络模型不能被经典计算有效模拟。量子计算具有优越的泛化能力，在相同参数规模网络比较中，量子模型表达能力和加密数据处理能力更强。”

这种融合为智能产业提供了更广阔的发展空间，人工智能将迈向真正的“智能”。

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作者：蓝悦

原标题：《量子计算的N种场景落地：当未来之匙插入现实之门》

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