2026年5月6日——加州大学圣地亚哥分校高通研究所（QI）将于5月18日至19日举办一场仅限受邀者参加的“量子圣地亚哥会议”，届时将汇聚约200名来自工业界、学术界、国家实验室和政府部门的领导者，助力该州塑造其在量子领域的未来。本文中，活动组织者之一、QI研究专家Riley Need（音译：莱利·尼德）将结合这一快速发展的领域，讨论本次会议及其目标。（为简洁清晰，本采访经过编辑。）

高通研究所：这次活动的背景是什么？

Riley Need：去年年底，加州州长加文·纽瑟姆宣布了全州范围的“量子加州”计划，这是一项公私合作倡议，旨在巩固加州作为量子计算、传感、网络和材料领域全球领导者的地位。相关的州立法（AB 940）指示加州州长商业与经济发展办公室（GO-Biz）制定一个战略框架，帮助政策制定者了解加州的量子生态系统：我们的优势是什么？我们的劣势是什么？我们的机遇在哪里？州立法者应在资金或立法方面重点投入哪些方面，以帮助该州不仅参与量子革命，而且成为全国乃至全球的领导者？此前在加州大学伯克利分校举行了一次会议，启动了“量子加州”计划，并进行了有助于这份报告的讨论。该报告需在6月底前提交给州议会。

高通研究所：请详细介绍一下这些会议。

Need：前两次会议主要是通过口口相传来组织的。Ramesh Rao（音译：拉梅什·拉奥）[加州大学圣地亚哥分校高通研究所所长]参加了伯克利的活动，并与Quantum Machines的业务拓展负责人Keith Wright（音译：基思·赖特）以及惠普企业（HPE）的研究科学家Namit Anand（音译：纳米特·阿南德）进行了交流。圣地亚哥的活动（赞助方包括Quantum Machines和HPE）正是源于这些对话。

该工作的想法是，无论“量子加州”计划进展如何，圣地亚哥会议都将成为一年一度的常设活动。当然，该团队希望州政府能继续推进该计划，并且州议会能拨付资金，不仅用于报告撰写和生态系统建设，也用于研究和基础设施。然而，这份报告将在今年预算确定之后、新州长明年上任之前发布，因此该团队将拭目以待事态发展。

高通研究所：这次是什么吸引了人们前来参会？

Need：与会者可能希望参与为这份报告提供素材的讨论。此外，该团队还有诺贝尔奖得主、公司CEO、CTO以及主要参与者出席，这本身就很有吸引力。当你看看加州乃至全美的主要量子公司，大多数都会派人前来发表演讲或参与讨论。

高通研究所：你们的目标是什么？

Need：从宏观角度来看，研究人员认为量子研发社区面临两大主要挑战：应用和规模化。研究人员暂且不谈建造大规模量子机器的技术难度。即使研究人员能造出来，也需要有令人信服的应用来证明这项长达数年、耗资数十亿美元的投资是合理的。这些系统能完成哪些经典计算机无法完成的任务？

关于哪些应用最终会占据主导地位，目前仍存在大量争论，但有三个领域经常被提及：材料发现、密码学和物流。

首先是材料发现，这涵盖了从药物设计到航空航天用高温材料等方方面面。准确预测分子结构和性质需要求解量子力学方程。经典计算机对这些计算进行近似处理，这会引入误差并限制可扩展性。而量子计算机原则上可以更自然地模拟量子系统，从而有可能实现更高的精度。

话虽如此，目前的量子硬件只能处理小型系统（例如氢、水或甲烷等简单分子）。虽然这是一项重大的科学成就，但在其产生变革性影响之前，必须扩展硬件和算法。尽管如此，许多工程挑战最终都归结为材料极限，如耐热性、导电性、耐久性。如果量子计算能够加速材料发现，其长期影响可能是巨大的。

其次是密码学。这是最早且最被充分理解的应用之一。在20世纪90年代，肖尔算法表明，一台足够大的量子计算机可以破解广泛使用的公钥密码系统，如RSA。作为回应，后量子密码学领域开发了被认为能够抵抗量子攻击的经典算法。这些算法目前正在标准化和采用过程中，但由于成本和复杂性，过渡进展缓慢。因此，问题不在于加密“无法解决”，而在于大规模量子计算机可能使当前系统变得不安全，从而需要全球迁移到新标准。

第三是优化和物流。像路径规划（例如旅行商问题）、供应链优化和调度这类问题，随着规模扩大，其复杂度会呈指数级增长。量子算法可能对某些类别的这些问题提供优势，尽管在许多情况下，这种优势预计是渐进式的或针对特定问题的，而非普遍适用的。尽管如此，即使是微小的改进，也可能在运输和制造业等行业产生巨大的经济影响。

高通研究所：第二个问题是规模化？

Need：没错。即使研究人员对量子计算机可能在哪里有用有了不错的认识，实际实现这一目标仍取决于研究人员能否以及如何建造出具有适当规模和质量的计算设备。

今天的量子计算机仍然相对较小——大约有数百个，也许几千个量子比特。同样重要的是，这些量子比特是研究人员所说的“有噪声的”。

用通俗的话说，这意味着它们非常脆弱。它们很容易丢失信息，会出错，而且如果你不持续纠正，它们的计算就会偏离轨道。因此，即使你有几百个量子比特，也还无法依赖它们来准确执行漫长而复杂的计算。

要完成研究人员讨论过的那些有用的事情，比如设计新材料，研究人员可能需要更大、更稳定的系统。这通常意味着要构建纠错机制，让许多不完美的量子比特协同工作，像一个可靠的“逻辑”量子比特一样运作。考虑到这种开销，人们通常估计需要数百万个物理量子比特才能做一些真正具有变革性的事情。

现在，一些最新进展可能会改变这一时间表。例如，该工作的主旨演讲者之一来自一家名为Oratomic的初创公司，它是加州理工学院的分拆公司。他们最近发表了一篇论文，表明某些应用（例如运行肖尔算法）可能只需要少得多的量子比特，也许只需10,000个，如果你以特定方式设计系统的话。这是一个令人兴奋的想法，但还为时过早。结果尚未得到独立验证，因此该领域正在密切关注但保持谨慎。

所以，当研究人员谈论规模化时，实际上涉及两个方面：研究人员能否建造更大的系统，以及研究人员能否让它们足够可靠以真正有用？

这两个挑战紧密相连，这就是为什么人们常称之为协同设计问题。研究人员构建硬件的方式会影响哪些算法有效，反之亦然。

作为一个历史类比，研究人员可以将当前的情况比作20世纪50年代和60年代初的经典计算。那时，研究人员正从真空管过渡到早期晶体管，一切都尚未尘埃落定。不同的技术在竞争，可靠性是主要问题，人们仍在摸索这些机器最终能用来做什么。

量子计算现在感觉与之类似——确实取得了进展，但在哪些方法能规模化以及最大影响将落在何处方面，也存在很多不确定性。

高通研究所：这是一个将人们聚集在一起的迷人时刻。

Need：同意。克服应用和规模化方面的挑战将需要工业界、学术界、政府和非营利部门之间的真正协调。该团队希望即将在QI举行的活动能成为一个空间，将这些利益相关者聚集在一起，收集意见，建立共识，并加强跨地区和跨部门的联系。

劳动力发展就是一个很好的例子，说明这种协调确实很重要。构建量子技术的公司需要训练有素的研究人员和工程师，这意味着大学在创造教学和研究机会、为学生从事这些工作做好准备方面发挥着关键作用。但存在一个矛盾：工业界行动迅速，且往往无法分享专有细节，而学术界需要足够的可见性来设计相关且具有前瞻性的课程。弥合这一差距需要一种真正协作、适应性强且互惠互利的关系。

与此同时，这是一项昂贵的工作。它需要对共享基础设施进行大量投资——包括设施、设备和项目，这些既能吸引工业界来到加州，又能帮助在此培养和留住熟练的劳动力。

高通研究所：活动进展如何，是否符合你们对该领域的期望？

Need：协调加州的量子生态系统有很大的潜在优势，但它也是一个庞大、复杂的系统，存在相互竞争的优先事项。研究人员在项目设计上正试图直接解决这个问题。

该工作的开幕主旨演讲来自诺贝尔奖得主John Martinis（音译：约翰·马丁尼斯），他是一位深入参与规模化挑战的行业领导者，目标之一是让团队深入探讨如何以切实的方式推进这些技术：什么有帮助，什么在阻碍进展，以及该工作的努力应集中在何处。当天晚些时候，GO-Biz创新与新兴技术副主任Trelynd Bradley（音译：特雷林德·布拉德利）将介绍加州通过“量子加州”计划正在做什么，以及该州如何思考这些相同的挑战。午餐后，该工作将转入小组圆桌讨论。与会者将讨论该工作与州长办公室协调制定的针对性问题——与GO-Biz希望纳入其报告的内容保持一致。该工作每个小组都有记录员，以便该工作能综合这些意见并反馈回去，从而为更广泛的协调工作提供信息。

高通研究所：量子领域的赌注似乎相当高。

Need：确实如此。如果你想到那种“曲棍球棒”曲线，量子正处在事情可能开始快速加速的节点上。有一种真正的指数级潜力的感觉。

从科学研究的角度来看，这是一个激动人心的时刻，因为研究人员正在构建的工具可能会开辟理解和与物理世界互动的新方式。但这对工业界来说也是一个巨大的机遇：新公司、新市场以及对人才日益增长的需求。

这不是一件很快会平息的事情。研究人员很可能面临一个持续期——轻松超过十年——的快速发展、实验和投资。