王鑫

香港科技大学（广州）人工智能学域副教授

2026年3月，美国计算机协会（ACM）将2025年图灵奖授予查尔斯 · 贝内特（Charles Bennett）和吉尔 · 布拉萨德（Gilles Brassard），以表彰其在奠定量子信息科学基础及推动安全通信与量子计算方面的开创性贡献。这标志着量子信息科学已从早期的思想探索，成长为引领未来信息技术变革的重要方向。

两位科学家的核心贡献在于提出了一项革命性观念：量子力学现象不仅是物理规律，更是处理、传输和保护信息的全新资源。1984年，他们提出BB84量子密钥分发协议，首次证明可利用量子力学原理建立安全密钥，任何窃听都会因扰动量子态而暴露。这种从“认识量子”到“利用量子”的思想跃迁，开启了量子信息科学的新纪元。然而，从理论奠基到现实跨越，从图灵奖所表彰的深邃思想，到彼得 · 肖尔（Peter Shor）在1990年代提出大数分解量子算法和容错量子计算理论，再到真正能够改变世界的信息基础设施，其间仍横亘着漫长而艰巨的工程道路。

今天，量子技术确已从实验室走向系统原型，量子计算、量子网络、量子模拟和量子传感等方向不断取得实质性进展。量子信息技术已不再只是基础研究中的新奇现象，而正在成为新一代信息科技的重要增长点。尤其值得注意的是，当前量子硬件的发展并非“单一路线独跑”，而是呈现出多种平台齐头并进、百花齐放的鲜明格局。

本期刊登的专稿正是在这一背景下，对当前量子硬件的发展现状与未来方向进行了系统梳理与研判。文章并未停留于对各平台阶段性进展的简单罗列，还以宏观视角点明：对于大规模量子计算、纠缠增强传感以及全球量子互联网等更高目标而言，我们仍处于类似经典计算“早期晶体管时代”的阶段；要跨越从“可演示”到“可实用”的门槛，仍需在多个层面实现关键突破，包括材料与制造的一致性和良率、布线与互连的复杂性、校准与控制的精确要求，以及尺寸与能耗带来的现实约束。这些问题表面上属于工程实现，实则深深扎根于材料界面、器件物理、微纳制造、低温电子学与光学系统的深层机制之中。不同硬件路线之间并非简单替代关系，而是在同一时代背景下，基于不同物理机制、工程路径和应用目标，共同推动量子信息技术不断向前发展。

此外，量子计算正进入受计算机科学深刻影响的新时期。在其早期容错时代，核心瓶颈正从单纯的器件物理转向算法、纠错、软件、体系结构及经典－量子协同设计。未来发展不仅需要提升量子比特性能，也越来越依赖系统集成与面向实际场景的应用研发。在此背景下，量子信息与人工智能的交叉融合展现出重要的前沿意义：一方面，AI正在为量子系统的校准、控制、误差诊断与算法设计提供新工具；另一方面，量子计算也有望为AI中的高维优化和复杂采样任务提供全新的计算手段。

愿本期专稿能成为一扇窗口，让读者既能领略量子技术多路线并进的蓬勃生机，又能理解其通往现实应用所需跨越的门槛，更能在量子与人工智能交汇的新图景中，洞见这一前沿领域所蕴含的深远机遇。