趋势丨打破定制硬件依赖，最精确量子计算机获巨头青睐开启商业化

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前言：

在算力竞争进入深水区的今天，量子计算作为下一代信息技术的战略制高点，始终面临着“实验室突破易、产业化落地难”的困境。

然而，以IBM与AMD为代表的巨头合作实现技术突破，用商用芯片达成远超定制硬件的量子纠错精度，不仅改写了行业规则，更让全球最精确的量子计算机正式获得产业界青睐，标志着量子计算从科研验证迈向商业化应用的关键转折。

作者| 方文三

图片来源 |网 络

高成本低适配拖慢商业化进程

量子计算的核心优势在于对复杂问题的并行处理能力，但量子比特的脆弱性使其必须依赖高精度纠错技术才能满足商用需求。

量子比特对温度波动、电磁干扰等环境因素极为敏感，哪怕微小扰动都会导致计算错误。在过去十年间，行业形成了“定制硬件=高精度纠错”的固有认知。

谷歌、Quantinuum等企业纷纷投入巨资研发专用ASIC芯片或超导FPGA集群，中科大潘建伟团队2025年甚至用定制芯片将纠错延迟压缩至1微秒，创下当时纪录。

单套系统成本高达数千万美元，研发周期长达2-3年，且适配性极差，一旦量子算法迭代，现有定制芯片便面临淘汰，重新流片的研发费用动辄数百万美元。

更关键的是，定制硬件的性能提升已触达天花板。谷歌2024年底发布的Willow芯片虽实现错误率指数级下降，但配套解码器延迟仍有63微秒，难以支撑大规模量子计算需求。

这种“硬件绑定算法”的模式，让量子计算陷入“成本高、迭代慢、落地难”的恶性循环，也让商业化进程屡屡受阻。

商用芯片+创新算法实现精度革命

IBM跳出“定制硬件”的思维定式，从算法与硬件适配入手，构建了“先进编码+高效解码+商用芯片”的创新方案，彻底颠覆了行业固有认知。

在算法层面，IBM采用qLDPC码及双变量自行车码，保护12个逻辑比特仅需144个物理比特，编码率达到传统表面码的10倍，容错阈值更是高达0.7%。

配套研发的Relay-BP解码算法通过简化信息传递路径，直接减少80%的通信量，大幅降低了硬件运算负担。

而承接这一系列复杂算法的，并非定制硬件，而是AMD赛灵思系列商用FPGA芯片——这类原本用于工业控制、通信基站的通用芯片，单价仅几千美元，却在量子纠错任务中展现出惊人性能。

实测数据显示，这套组合的解码延迟仅1.2微秒，不仅远超多数定制ASIC的3-10微秒水平，甚至比谷歌Sycamore处理器的5微秒快4倍以上，纠错速度比实际商用需求快10倍。

在5000量子比特的模拟环境中，该系统的错误率被稳定控制在10⁻⁴以下，远超商用门槛，成为当前全球精度最高的量子计算纠错方案。

从数千万美元的定制系统到几千美元的商用芯片，纠错成本降幅达到99%，彻底打破了量子计算的高门槛壁垒，让更多企业有机会参与到产业生态中。

资本市场对这一突破的反应极为强烈，消息公布当日，AMD股价单日上涨7.63%，市值增加290亿美元（约合人民币2000亿元），创下历史新高；

IBM股价同步上涨8%，其原本计划2029年推出的容错量子计算机Starling，直接提前至2028年交付，彰显了对技术落地的信心。

跨行业合作验证商业实用价值

这场技术突破的深层意义，在于验证了量子计算商业化的务实路径，成熟半导体产业链的商用硬件，完全有能力支撑量子计算的高精度需求。

在国际市场，Quantinuum凭借离子阱技术99.8%的双量子门保真度优势，已与摩根大通合作开发金融风险定价与投资组合优化系统，将传统需数周完成的风险建模任务压缩至数天；

与宝马集团联合开展材料模拟研究，加速新能源汽车电池与轻量化材料的研发进程。

IBM的“量子系统二号”平台通过多芯片互联技术，吸引高盛、辉瑞等行业巨头入驻，高盛利用其量子优化算法提升高频交易效率，辉瑞则借助量子模拟加速新药分子结构解析，将研发周期缩短30%以上。

在国内市场，本源量子的“祖冲之三号”超导量子处理器实现105个量子比特操控，其量子计算云平台用户数已突破12万，与工商银行合作开发量子加密支付系统，与中科院合作推进生物医药领域的分子模拟应用；

华为则聚焦光量子路线，与国家电网联合探索电网调度优化方案，借助量子机器学习提升新能源消纳效率与电网稳定性。

这些合作案例印证了量子计算的实用价值，推动商业化从单点试点向规模化应用演进。

混合计算主导，生态协同成型

当前，量子计算商业化已摆脱“概念化”阶段，进入技术落地与场景验证的关键期，呈现出三大清晰趋势，为产业发展指明方向。

首先，“量子+经典”混合计算模式成为主流。尽管通用量子计算机仍需时日，但NISQ（含噪声中等规模量子）设备与经典计算机的协同运算，已在特定场景中展现实用价值。

预计2027年前后，首批具备商业回报能力的量子计算服务产品将正式落地，金融组合优化、药物分子模拟等场景将率先实现规模化应用。

其次，产业链分工日趋明确，形成“硬件支撑+软件生态+行业应用”的协同格局。

硬件层面，超导、离子阱、光量子等技术路线并行发展，商用芯片成为中小规模量子计算系统的首选，模块化设计则支撑大规模量子计算机的迭代；

软件层面，Qiskit、Q等量子编程语言日趋成熟，模拟器与算法框架不断完善，降低了行业应用的开发门槛；

应用层面，金融、医药、材料、能源四大领域成为突破口，预计到2030年，这些领域的量子计算应用市场规模将占整体市场的60%以上。

据国际权威机构预测，2025年全球量子计算市场规模已突破15亿美元，到2030年将攀升至80亿至120亿美元区间，年均复合增长率超过45%。

其中，北美地区仍将占据48%的市场份额，亚太地区以32.1%的年均增速成为增长引擎，中国凭借“十四五”规划的政策支持与350亿元的年度投资规模，正成为全球量子计算商业化的重要阵地。

算力革命进入关键竞逐期

真实量子芯片的噪声环境比实验室模型更为复杂，Relay-BP算法的实际应用效果仍需半年以上的实测验证；

FPGA芯片在量子计算中的大规模应用，还需要配套控制软件的重新开发；

跨学科人才短缺、行业标准尚未统一等问题，也需要通过产学研协同创新逐步解决。

但不可否认的是，IBM与AMD的技术突破已打破核心瓶颈，让量子计算从“天价实验室设备”转变为“可落地的实用技术”。

从各国战略布局来看，量子计算的商业化竞争已全面展开：美国通过《国家量子倡议法案》累计投入逾80亿美元，构建17个国家级量子研究中心；

欧盟“量子旗舰计划”总投入超50亿欧元，覆盖27个成员国；

中国将量子信息纳入前沿科技攻关重点，合肥、北京、上海等地已建成多个量子计算原型机平台。

结尾：

量子计算的商业化不是一蹴而就的革命，而是循序渐进的演进。

IBM与AMD的合作证明，技术突破未必依赖高精尖的定制硬件，反而可能藏在成熟产业链的创新适配中。

当纠错成本大幅降低、计算精度持续提升，当金融、医药等行业巨头纷纷入局，量子计算正从遥远的科技概念，转变为能创造实际价值的商业产品。

未来五年，随着容错量子计算机的落地与行业解决方案的成熟，量子计算将重塑计算产业格局，催生新的产业链条与就业生态，而那些率先打破路径依赖、拥抱创新模式的企业，必将在这场算力革命中抢占先机，开启一个全新的计算时代。

内容来源于：天之星：2025至2030量子计算产业化路径与商业应用场景探索研究报告；金锐点：IBM量子纠错快10倍！带AMD市值跟涨近2000亿，商用芯片赢了定制款；前言技研社：刚刚，量子计算产业化或将迎百亿美元投资？PsiQuantum获巨额融资，量子优势时代来临？；量子计算产业链全景透视：谁是真正的“量子霸主”？

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