量子計算的N種場景落地：當未來之匙插入現實之門
（原標題：量子計算的N種場景落地：當未來之匙插入現實之門）
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一種新藥的研發週期能從10年縮短到5年；電池的續航能提升一倍；AI的訓練成本能被壓縮，你是否好奇，這些聽上去有些“科幻”的想象，如何成爲可能？
近日，在“量子計算——從實驗室走向場景落地”科技沙龍上，科學家和企業家以具體場景爲切口，探討了量子計算在藥物研發、電力管理、新材料探索以及人工智能領域的場景落地。
一場關於量子的應用“想象力測試”正在展開。今年6月，上海市科委發佈《關於徵集上海市量子計算應用場景的通知》，面向政府部門、企事業單位、新型研發機構、企業、在滬外資企業等廣泛徵集一批“可跑通、可推廣、有標杆”的量子落地應用案例。
“就像人類首次發射衛星，第一步是能力驗證。”上海量子科學研究中心副主任陸朝陽強調，當前的量子計算技術還需克服衆多技術挑戰，但這一步的跨越意義重大。從精妙的理論構想到實際的產業落地，量子計算正在邁出堅實的一步。
PART 01
藥物研發的加速器
研發一種新藥通常需要耗費十年以上時間和數十億美元的成本，背後是傳統計算在模擬複雜生物分子相互作用時的低效困境。“量子計算在藥物研發領域最大的優勢就在於能高效地模擬分子結構和作用機制，這種‘看清微觀世界’的能力是傳統計算無法比擬的。”復旦大學教授李曉鵬說。
量子計算能夠通過精確模擬藥物分子與靶點的相互作用，快速篩選出具有潛在活性的藥物分子，在較短時間內評估、鑑別有潛力的藥物候選物，使得新藥從發現到上市的時間大幅縮短至5-8年。
藉助高效量子化學計算，研究人員得以實現複雜大分子的結合能計算、結構預測及反應過程模擬，從而顯著降低藥物研發成本並縮短研發週期。
同時，李曉鵬強調，量子計算機研製和量子算法開發仍然是科學前沿的問題，“諸多科學問題仍然存在，比如提高量子計算門保真度、提升多電子模型的量子比特編碼效率、更高效的量子模擬算法等，科學家們正在一步步解決。”
PART 02
算力、電力、財力的精準“智腦”
隨着國家建設的高速發展，社會對算力、電力、財力系統提出了更高的需求，導致這些系統的複雜性顯著增加。量子計算機憑藉其處理複雜問題的卓越能力，將可能成爲支持這些關鍵領域的重要基石。上海光機所研究員呂旭東正積極推進大規模高保真的中性原子量子計算機的前沿技術研發。
未來的量子計算機有望成爲電力系統的“精準智腦”，實現實時高效的電網優化調度，其性能遠超傳統計算方法，將成爲破解未來能源難題的重要手段。電力優化問題本身是電力系統、計算機科學和數學等多學科交叉融合的複雜研究領域，具有一套完整的系統理論，可應用於電力系統“發-輸-配-用”的全鏈條。通過量子計算對電力分配策略的精確優化，輸電損耗將被有效降低，電網的穩定性與可靠性將顯著提高。
此外，當前國際地緣政治形勢複雜多變，全球資本市場進入高波動週期，量子計算技術在金融領域的應用將幫助金融系統實現更快速精準的風險評估，並優化資產配置和交易策略，從而大幅提升金融系統的整體效率與穩定性，成爲財力系統強大的“智腦”。
目前，國家電網等頭部企業已開始與量子計算團隊展開深入合作，共同探索實際應用場景的落地路徑。呂旭東表示，未來量子計算的規模化應用，將成爲提升國家能源安全、金融穩定及整體經濟運行效率的重要戰略工具。
PART 03
材料科學的“顯微鏡”
材料科學領域長期處於“黑匣子”狀態，科研人員往往需要長時間的試驗和探索，才能偶然發現新材料。傳統計算對材料微觀結構的模擬也存在巨大瓶頸。
“從磁懸浮到無耗散信息處理，對高效新材料的探索將‘用量子打敗量子’。”李曉鵬說。量子計算可以準確預測材料的各種物理和化學性質，快速篩選出具有潛在優勢的材料結構和成分組合，加速了材料性能優化的進程。
陸朝陽指出：“量子計算可以準確模擬材料中原子的量子行爲，如同一架微觀的‘顯微鏡’，直接觀察材料內部世界。”例如，高溫超導材料的研究長期停滯不前，原因在於電子之間複雜的量子相互作用傳統計算難以模擬。而量子計算的優勢恰好在於能精準模擬這些量子效應，爲材料科學家提供清晰的結構信息。
PART 04
人工智能的“超級引擎”
人工智能的發展對於算力的需求指數級增長，傳統計算的侷限性逐漸顯現，越來越難以支撐複雜的深度學習模型。
量子計算與人工智能的融合並非簡單的算力增加，而是全新的智能範式。具體到實際應用中，例如深度強化學習訓練，一項複雜的策略優化可能需要數十小時甚至數天的經典計算機訓練，而在量子計算介入下，時間可能大幅縮短至分鐘甚至秒級。
“量子網絡更加複雜，經典網絡模型可以有效被量子模擬，量子網絡模型不能被經典計算有效模擬。”此外，李曉鵬進一步指出：“量子計算具有優越的泛化能力，在相同參數規模的網絡比較中，量子模型具有更高的表達能力和加密數據處理能力。”
這種融合爲未來的智能產業提供了更爲廣闊的發展空間，人工智能將邁向真正意義上的“智能”。
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作者：藍悅
原標題：《量子計算的N種場景落地：當未來之匙插入現實之門》
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