2023年12月11日中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要以科技創(chuàng)新引領(lǐng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，“開辟量子、生命科學(xué)等未來(lái)產(chǎn)業(yè)新賽道”。量子計(jì)算是一種新型算力，是方興未艾的第二次量子信息技術(shù)革命的產(chǎn)物，對(duì)滿足人類日益增長(zhǎng)的算力需求具有十分重大的意義，也是世界各國(guó)爭(zhēng)奪未來(lái)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)場(chǎng)。

12月21日下午，上海市工程師學(xué)會(huì)、長(zhǎng)三角國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心、上海技術(shù)交易所在上?？茖W(xué)會(huì)堂共同舉辦了一場(chǎng)以“量子計(jì)算在材料行業(yè)的應(yīng)用探索”為主題的量子計(jì)算應(yīng)用思享會(huì)。與會(huì)專家就量子計(jì)算技術(shù)在化學(xué)、新材料研發(fā)上潛在應(yīng)用的必要性、可行性進(jìn)行了熱烈研討。

國(guó)儀量子量子計(jì)算事業(yè)部總經(jīng)理吳亞作了題為《量子計(jì)算硬件發(fā)展情況介紹》的報(bào)告，微觀紀(jì)元?jiǎng)?chuàng)始人兼CEO呂川博士作了題為《量子計(jì)算在化學(xué)模擬中的應(yīng)用》的報(bào)告，中國(guó)科學(xué)院上海查新中心副主任陳大明作了題為《從材料到生物醫(yī)藥需求看量子計(jì)算的潛在應(yīng)用》的報(bào)告。上海工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)專家委員會(huì)副主任張培璋、上海市新材料協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)何扣寶等10余名專家學(xué)者進(jìn)行了交流。

量子計(jì)算具有強(qiáng)大的計(jì)算潛力

“經(jīng)典計(jì)算中的摩爾定律面臨失效。”吳亞說(shuō)，摩爾定律是指集成電路中的晶體管數(shù)量每隔18—24個(gè)月翻一番，同時(shí)芯片的成本也會(huì)相應(yīng)降低一半。這個(gè)定律自提出以來(lái)一直在過(guò)去幾十年中得到驗(yàn)證，但隨著時(shí)間推移，芯片制程逐漸遇到瓶頸，摩爾定律逐漸開始失效，行業(yè)應(yīng)用對(duì)計(jì)算能力的要求逼近經(jīng)典極限。

他說(shuō)，算力的發(fā)展與變遷是從傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)到高性能計(jì)算機(jī)，再到量子計(jì)算機(jī)。微觀世界中，物質(zhì)和能量的變化趨于不連續(xù)，這種不連續(xù)的最小量對(duì)應(yīng)一個(gè)“量子”。若一個(gè)量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)操縱N個(gè)量子比特，那它就可以同時(shí)操縱2^N個(gè)狀態(tài)，其中每個(gè)狀態(tài)都是一個(gè)N位的經(jīng)典比特。當(dāng)N為300時(shí)，N個(gè)量子比特所能同時(shí)表示的狀態(tài)數(shù)量超過(guò)已知宇宙中原子數(shù)目的總和。因此，量子計(jì)算在計(jì)算上將有指數(shù)級(jí)的速度。

當(dāng)前，量子計(jì)算機(jī)主流技術(shù)路線為超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)與離子阱量子計(jì)算機(jī)。超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要是與傳統(tǒng)芯片工藝的相似性，以及誤差率相對(duì)較低、邏輯操作速度較快等；其劣勢(shì)主要是接近絕對(duì)零度、冷卻系統(tǒng)復(fù)雜等。離子阱量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要是離子比特具有較長(zhǎng)的量子相干時(shí)間，以及可通過(guò)逐步增加離子數(shù)目來(lái)擴(kuò)展等；其劣勢(shì)是需要非常穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以及阱內(nèi)量子數(shù)量需要持續(xù)突破。

吳亞介紹了國(guó)儀量子的離子阱量子計(jì)算機(jī)ION I，它囚禁一維離子晶體數(shù)量超過(guò)100個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)12個(gè)離子的全操控。最大離子囚禁數(shù)量、全操控離子數(shù)量以及囚禁離子時(shí)間等核心指標(biāo)均處于世界前列。在小規(guī)模量子比特門操控保真度、退相干時(shí)間等核心指標(biāo)上，已基本實(shí)現(xiàn)超越。

長(zhǎng)三角量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用實(shí)踐要協(xié)同創(chuàng)新

會(huì)議強(qiáng)調(diào)，隨著量子計(jì)算機(jī)開發(fā)不斷進(jìn)展，量子計(jì)算的行業(yè)應(yīng)用也提到日程上來(lái)。國(guó)際上，跨國(guó)公司已經(jīng)在化工、材料、生物醫(yī)藥、新能源、金融、物流等領(lǐng)域開展了量子計(jì)算實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目實(shí)踐，以搶占未來(lái)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)和話語(yǔ)權(quán)。長(zhǎng)三角量子產(chǎn)業(yè)技術(shù)要協(xié)同創(chuàng)新，建設(shè)世界級(jí)量子研究中心和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高地。

呂川博士從“微觀紀(jì)元”的發(fā)展談長(zhǎng)三角協(xié)同創(chuàng)新的重要性。合肥微觀紀(jì)元數(shù)字科技有限公司成立于2022年，同年成立了上海觀元知止數(shù)字科技有限公司，主要結(jié)合場(chǎng)景應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)研發(fā)。他們已成功服務(wù)多家藥企與高校院所，在小分子藥物設(shè)計(jì)、PROTAC、mRNA、抗體/抗原、酶設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，參與了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)省部級(jí)科研重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。

他說(shuō)，在當(dāng)前的帶噪聲的中型量子計(jì)算機(jī)（NISQ）階段，量子計(jì)算機(jī)并不能解決通用的問(wèn)題，然而在一些特定領(lǐng)域則可能展現(xiàn)其計(jì)算能力的優(yōu)越性，與經(jīng)典計(jì)算機(jī)結(jié)合，分別發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，能夠形成更優(yōu)化的算力資源。

微觀紀(jì)元團(tuán)隊(duì)利用量子編碼技術(shù)，成功揭示了化學(xué)體系的量子糾纏結(jié)構(gòu)，發(fā)展出一套穩(wěn)定子算法，先后精確計(jì)算出氫氣分子、苯分子等基團(tuán)的基態(tài)曲線，取得了量子計(jì)算在量子化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先的應(yīng)用成果。該成果應(yīng)用于微觀紀(jì)元團(tuán)隊(duì)開發(fā)的小分子化學(xué)藥物篩選管線，以及與合肥阿法納公司合作的mRNA研究計(jì)算管線，能夠提高小分子化學(xué)藥物、mRNA抗體抗原藥物等設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程的精準(zhǔn)度，提升藥物設(shè)計(jì)成功概率。

在小分子化藥設(shè)計(jì)方面，微觀紀(jì)元與深圳埃格林醫(yī)藥有限公司密切合作。埃格林提供病癥靶點(diǎn)，微觀紀(jì)元使用其具有量子計(jì)算功能的藥物篩選管線加速藥物發(fā)現(xiàn)流程。雙方共同研發(fā)的藥物目前已經(jīng)推進(jìn)到了臨床階段，推進(jìn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)藥物研發(fā)流程。

微觀紀(jì)元與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的mRNA藥物研發(fā)商合肥阿法納生物科技有限公司形成了更為緊密的合作模式。2023年9月24日，在量子產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，微觀紀(jì)元與阿法納攜手發(fā)布了國(guó)內(nèi)首個(gè)、國(guó)際第二個(gè)結(jié)合人工智能與量子計(jì)算的mRNA藥物設(shè)計(jì)平臺(tái)。

量子計(jì)算的潛在應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛

陳大明的報(bào)告列舉了大量國(guó)際上的量子應(yīng)用案例，包括德國(guó)量子技術(shù)與應(yīng)用聯(lián)盟采用混合策略，讓量子計(jì)算輔助更精準(zhǔn)的計(jì)算。

奔馳與IBM合作，在下一代鋰硫電池研發(fā)方面，用量子計(jì)算進(jìn)行分子模擬的主要目的是找到化合物的“基態(tài)”——最穩(wěn)定的構(gòu)型。

陳大明分析量子計(jì)算大量應(yīng)用案例后指出，新藥開發(fā)中的模擬、優(yōu)化與學(xué)習(xí)結(jié)合需要量子計(jì)算技術(shù)支撐。為此，許多大企業(yè)在量子生命科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了國(guó)際布局?？死蛱m診所部署首臺(tái)生命健康專用的量子計(jì)算機(jī)IBMQuantum System One，用于藥物篩選、疾病的量子增強(qiáng)預(yù)測(cè)模型、組學(xué)數(shù)據(jù)分析、量子人工智能應(yīng)用。諾和諾德基金會(huì)2022年宣布投入2億美元制造的量子計(jì)算機(jī)用于開發(fā)新藥，并為氣候變化提供洞見。

陳大明說(shuō)，展望未來(lái)，混合計(jì)算加新算法開發(fā)，等同于提升分子計(jì)算能力，升級(jí)量子計(jì)算創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)生態(tài)，以及量子計(jì)算機(jī)開發(fā)的進(jìn)步。

討論環(huán)節(jié)由上?？茖W(xué)院原院長(zhǎng)孫正心研究員主持。與會(huì)專家對(duì)如何開展量子計(jì)算應(yīng)用的方式、應(yīng)用場(chǎng)景的開發(fā)、產(chǎn)學(xué)研合作的模式等主題展開熱烈討論。專家指出，當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)還沒(méi)有完全成熟，量子計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用還存在諸多瓶頸和困難，因此量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展和在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐，還有很長(zhǎng)的道路；這是我們國(guó)家在未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的重要賽道，絕不能等、靠，必須通力合作、砥礪前行、長(zhǎng)期堅(jiān)持，未來(lái)要在這個(gè)賽道上勝出，只有立即行動(dòng)。

與會(huì)的張培璋、何扣寶，以及中國(guó)石化上海石油化工研究院研究員王傳明、上海大學(xué)材料基因組工程研究院教授陸文聰、上海市制造業(yè)創(chuàng)意促進(jìn)中心副主任王晶、復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院研究員李穎洲、華東理工大學(xué)副研究員高粱、華誼上海化工研究院有機(jī)化工研究所副總工沈安、長(zhǎng)三角國(guó)家創(chuàng)新中心高級(jí)經(jīng)理王歡等專家提出了寶貴建議。