很多人一听到“量子计算”，总觉得这是实验室里高高在上的学问，离我们的生活很远。但其实，它的核心思想并不难理解。大家熟悉的经典计算机，用的是“0”和“1”两种固定状态的比特来存储和处理信息；而量子计算所用的“量子比特”，却可以同时处于“0”和“1”的叠加态。我常常打这样一个比方：经典比特就像开关，非开即关；而量子比特更像一枚旋转的硬币，在落地之前，它既可能是正面，也可能是反面。

　　但事实上，这场技术革命已悄然走到了爆发前夜的关键期。目前，我们能看到全球量子计算赛道呈现出“多条腿走路”的热闹景象：超导量子比特已做到几百甚至几千个，离子阱量子计算系统不断突破新纪录，光量子计算也在快速迭代。然而大家可能不知道的是，这些看似进展迅猛的技术，都绕不开一个致命问题：太“娇弱”。

中国科学院院士、上海交通大学李政道研究所副所长丁洪

  量子计算现状：热闹背后的“卡脖子”难题

  在我看来，现在的量子比特就像一个容易分心的学生，极其容易被周围环境干扰。哪怕是微弱的温度变化或电磁波动，都可能让计算结果跑偏。我常和学生们讲，量子态太脆弱了，就像薛定谔的猫，不观察时处于叠加态，一旦被干扰就会‘坍缩’，出错也就成了家常便饭。正因为如此，我们不得不耗费大量资源搭建复杂的纠错系统，这就让量子计算的实用化进程大打折扣。

  更让我忧心的是外部环境的挑战。我一直强调，量子科技大部分属于基础科学研究，哪怕走到了最前沿，也依然需要加强合作。另一方面，目前资本市场上也存在不少乱象：大量资金涌入边缘领域，反而让真正需要长期投入的核心技术得不到持续和专注的支持。

  所以我始终呼吁，科研机构和企业要清醒地认识到：量子领域高端人才有限，投入更不能太分散，要推动形成“目标聚焦、能相互促进”的攻关团队。对企业来说，投身量子研究要有“长线思维”，应当借鉴一些灵活而坚定的研发模式，真正为社会、为文明的前进而探索。

  突破点：容错性是关键，“粒子明星”来救场

  要解决量子计算的“不靠谱”，关键在“容错”。面对量子计算的核心困境，丁洪团队将目光投向了一种神秘的粒子态——马约拉纳零能模。“这是量子世界里的‘特殊选手’，它的特性让我们看到了构建高容错量子比特的希望。”丁洪介绍，团队在铁基超导体中成功发现马约拉纳零能模，这一突破为拓扑量子比特的实现提供了关键支撑。

  怎样才能让量子计算变得更“靠谱”？我认为最关键的在于“容错”。我的团队近年来把研究重点放在了马约拉纳零能模上。它在量子世界里可以说是一位“特殊选手”，它的独特性质让我们看到了构建高容错量子比特的新可能。我们在铁基超导体中成功探测到了马约拉纳零能模的存在，这一发现为拓扑量子比特的研制提供了关键支撑。

马约拉纳零能模的实验证据

  拓扑量子比特最大的优点，是它“天生抗干扰”。不像传统量子比特要靠外部环境来维持稳定，拓扑量子比特把信息储存在量子态的拓扑结构里——就像甜甜圈不管怎么捏、怎么变形，中间那个“洞”永远都在。这种拓扑保护机制让量子比特对局部干扰不敏感，从物理原理上就降低了出错概率，相当于为量子计算筑起了一道“防波堤”。

  在这方面，我们团队一直在努力攻关，希望利用铁基超导材料搭建出稳定的马约拉纳平台——这也是我心中“铁马梦”的核心：真正做出可用的拓扑量子比特。

  实际上这并非遥不可及。2025年2月，微软发布了“马约拉纳一号”芯片，宣称实现了拓扑量子比特的原型机。尽管目前业界对其真实性还存在争论，但这一进展无疑给整个领域打了一剂强心针。

“马约拉纳一号”芯片

  未来图景：从技术突破到文明升级的量子力量

  常有人问我：量子计算会取代我们现在用的电脑吗？我的回答是：不会取代，而是并行发展。经典计算擅长“线性快算”，量子计算则靠“叠加态”实现“并行运算”——50 个量子比特一次运算，相当于经典计算机算 100 亿次，这种指数级算力将为我们带来全新的可能。

  但我还是要说，量子计算的商业化不会一蹴而就。依我乐观估计，可能还要十到二十年才能看到小规模应用，真正大规模普及或许要四五十年的时间。最先受益的领域其实已经显现：比如量子精密测量可以大幅提升医疗检测的精度，量子加密能从根本上保障通信安全；未来，它还将在药物研发、气象预测、人工智能等领域带来突破。尤其是当量子计算与AI深度融合，甚至有可能催生出超越人类智慧的智能形态，把整个地球文明推向一个新的高度。

  基础研究的突破，往往需要几十年甚至更长时间的积累。但我坚信，当高容错的量子计算机真正实现的那一天，人类将迎来一个“算力爆炸”的新时代——药物研发将大幅提速，气候预测能精准到前所未有的水平，人工智能也会实现如今难以想象的飞跃……这不只是技术的进步，更将是人类文明向更高维度的跨越。

  我坚信量子计算是不可避免的未来，我们期待它早日到来，也愿意为它的实现付出长期而不懈的努力。

  （文章系2025年中关村论坛期间光明网采访丁洪院士的内容，光明网记者焦子原、实习生赵羽彤采访整理）