[产业脉动]量子霸权时代正大步临近

Published 02 Sep.2025 10:10(KST)

Updated 02 Sep.2025 14:05(KST)

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期待量子计算机与超级计算机结合开启新局面
硬件、基础设施与算法成关键

今年6月，IBM与日本理化学研究所（RIKEN）发表了一项宣告量子计算历史重要转折点的消息：将IBM性能最强的量子计算机“Quantum System Two”与世界顶级超级计算机“Fugaku”直接连接并投入运行。

这一发布之所以不仅仅是技术上的进步，是因为该系统有望成为实现量子优势的关键里程碑。2023年，IBM通过基于127量子比特“Quantum Eagle”处理器的系统，完成了传统超级计算机难以承受的复杂计算，从而证明量子计算机作为科学工具已经具备实质性实用价值。这个阶段被称为“量子实用性阶段”。

量子优势是在此基础上更进一步的概念，指的是量子计算机在计算的准确性、速度，或者成本效率方面，能够超越传统超级计算机。达到这一阶段后，量子计算将不再只是研究工具，而是能够用于解决实际产业和社会问题的实用技术，预期在多个领域真正开启量子时代。

IBM预计，到2026年年底前将首次证明量子优势。IBM认为，与其依靠量子计算机单独实现优势，不如通过与现有超级计算机相结合、最大化性能的混合模式更为现实。也就是说，“量子计算机与超级计算机结合后的整体性能”将超越“单独使用超级计算机的性能”。

这一思路基于这样的预期：量子计算不会完全取代传统超级计算，而是通过结合各自优势产生协同效应，并沿这一方向发展。IBM将其称为“量子中心超级计算”，意味着超越图形处理器（GPU）为基础的并行运算，由量子计算与超级计算分担处理复杂问题的一种新范式。例如，超级计算机负责大规模数据预处理和优化问题，量子计算机则承担以传统方法难以求解的量子力学计算。

这种结构在材料科学、化学、新药开发等领域尤其可能产生巨大影响。实际上，IBM与理化学研究所近期通过精确建模黄铁矿（FeS₂）电子结构的研究，证明这一集成系统可以创造实质性的科学价值。这在过去被认为只有具备纠错能力的容错量子计算机才有可能实现。

另一方面，量子优势必须经过严格的验证过程才能被认可。未来将会有各种研究团队提出量子优势主张，随之而来的将是支持与反驳，最终形成科学界的共识。因此，量子优势并非单一事件，而是通过多次实验与验证逐步实现的过程。

要推进这一过程，需要三大核心要素：高性能量子硬件系统；能够整合现有超级计算与量子系统资源并执行程序的基础设施；以及精确且实用的量子算法与量子电路执行技术。尤其是第三个要素仍有很大提升空间，期望韩国优秀的研究机构和大学能够在这一领域发挥引领作用.

即便在量子优势获得证明之后，开发量子计算的实际应用案例的征程仍将继续；即便在具备误差纠正能力的容错量子计算机出现之后也同样如此。正如传统计算技术历经数十年演进并持续发展至今，量子计算同样将经历一个长期的发展过程。这段征程不是短跑，而是马拉松，而现在正是站上起跑线的最佳时机。