2025年，在量子力学诞生百年之际，联合国教科文组织宣布今年为“国际量子科学技术年”。
然而，在这一年的年末之际，诺贝尔物理学奖得主约翰·马蒂尼斯（John Martinis）在接受彭博社采访时发出的警告却震耳欲聋。
他警告称，中国在量子计算领域正迅速缩小与美国的差距，他表示：“人们应当警惕，这是一场真正的竞争。我们担心，也许我们只领先中国‘纳秒’。”
“纳秒”，十亿分之一秒，在经典物理中可能微不足道，但在量子计算这一争夺未来制高点的领域，它却代表着近乎并驾齐驱的极限竞争态势。“纳秒之差”已然成为中美两国在量子技术上实力均等、短兵相接的战略表述。
为什么是“纳秒”？
马蒂尼斯对中国量子计算能力的评价，具有明确的时间轴和量化标准，这也是他警示的核心价值所在。
马蒂尼斯曾任职于谷歌，负责研发实用型量子硬件，目标是实现“量子优越性”，即完成经典计算机无法企及的超高速运算任务。他回忆道，2019年谷歌宣布达成这一目标时，中国在该技术上仍有约3年的差距。
“但他们的追赶速度超出预期，如今我们担忧的是，双方差距可能仅为纳秒级，”马蒂尼斯表示，“我研读了他们的学术论文，能清晰看出他们对技术原理的深刻理解。当西方科研人员发表最新研究进展后，他们往往能在几个月内就发布具备类似性能的相关论文。”
图：约翰·马蒂尼斯（John Martinis）
来源：INSS
这种“中国速度”的背后，是中国采取的国家主导的举国体制。
与美国依赖Google、IBM等科技巨头以及风险投资驱动的去中心化模式不同，中国将量子科技列为“十四五”规划中的国家战略性科技项目，并以中科大、中科院等国家实体和国家实验室为核心，进行定向的、长期的大规模投入。
此前，彭博社的评论文章指出，中国已承诺向量子计算领域投入153亿美元的公共资金，这一数字是美国承诺的19亿美元的8倍多。如此巨大的资金投入，体现了中国将量子技术置于战略高位的决心，也是中国“举国体制”战略的生动体现。
这种投资和组织模式，保障了中国在量子领域能够：
-集中资源攻克核心瓶颈：避免了市场波动和短期商业回报的干扰。
-多线并行，快速试错：确保在超导、光子、离子阱等多个技术路径上均有布局。
正是这种强大的国家意志与资源集中度，使得中国能够迅速消化并复现西方在前沿领域的突破，将“三年差距”压缩至几乎可以忽略的“纳秒级”。
面对中国的模式与效率，美国高层已开始弥漫着一种战略性的脆弱感。这种焦虑不再停留在技术优越感的层面，而是对可能出现的“战略意外”的高度警惕。
今年早些时候，Microsoft总裁布拉德·史密斯（Brad Smith）的警告无疑是这种焦虑的缩影。他公开表示：“我们不能排除战略意外的可能性，或者中国可能已经与美国持平。”他的表态，既是对美国在量子领域领先地位不容乐观的判断，也是对美国政策制定者的敦促。
显然，仅靠市场驱动和少数科技巨头的力量，可能无法有效应对中国“举国体制”和巨额资金投入的挑战。
技术赛道的深度较量
马蒂尼斯的警告，更多基于他所熟悉的超导量子计算领域，而这也是中美竞争激烈的赛道之一。
马蒂尼斯曾任职的谷歌，是超导领域的代表。10月，谷歌宣布在其“Willow”量子计算芯片上运行的一款算法，运算速度较全球最先进的超级计算机快1.3万倍。谷歌方面表示，该突破性进展可在同类平台上复现，为量子技术在未来5年内实现实用化铺平了道路。
图：“Willow”芯片示意图
来源：谷歌
紧随其后，IBM透露，他们成功地在AMD的商用现场可编程门阵列（FPGA）芯片上，实时运行了其核心的量子错误纠正算法，最后运行速度比实时纠错所需速度快出约整整10倍。
显然，量子领域的发展重点，逐渐从“实现量子霸权”转向“容错与工程化”。
目前的量子计算仍处于“噪声的中等规模量子”（NISQ）时代，要突破这一限制，必须依赖可靠的量子纠错。而美国的去中心化模式，正通过资本集中化，向掌握量子纠错等核心技术的头部企业倾斜。
同时，美国的投资模式正趋于集中化，将量子计算视为突破AI和高性能计算（HPC）瓶颈的关键技术。
相比之下，中国的技术路线则更具立体化。在超导赛道上，中国已实现与美国“并驾齐驱”，在光子赛道上，则保持了领先优势。
2025年3月，中国科学技术大学团队成功构建了105比特的超导量子计算机“祖冲之三号”，再次打破超导体系量子计算优越性的世界纪录。这意味着，中国已在部分关键指标上超越了谷歌此前的成就，直接验证了马蒂尼斯关于“纳秒”差距的判断。
图：“祖冲之三号”芯片示意图
来源：中国科学技术大学
不久前，在中国科学技术大学的一间实验室中，诞生了中国最新一代的光量子计算机“九章四号”。它实现了3050个光子的控制，在特定问题上，传统计算机的计算速度已经被远远甩在了身后。
此外，中国在量子通信领域长期保持世界领先，拥有最多的量子通信相关专利家族。在量子精密测量领域，如原子钟、量子陀螺仪等关键技术也接近国际先进水平。
以上种种成就表明，中美两国的量子科技综合较量不分上下，形成“中美领导”之势。
实用量子计算机还需5-10年
马蒂尼斯还提到，美国、中国和欧洲均在争相研发具备实际应用价值的量子计算机，但此类计算机的落地距今尚有5至10年时间。
虽然谷歌、中国科学技术大学等已证明了量子计算机在特定采样任务上的“量子优越性”，但这些成果依赖于相对脆弱的量子比特，它们极易受环境噪声干扰，错误率高，无法进行长时间、高精度的通用计算。
可见，构建一个大型、稳定、容错的量子计算机，依然是全球科技的登月计划。这里提到的还需5-10年，更像是给各个国家、科研界等攻克量子纠错技术，并将其集成到具备数千甚至数万个物理量子比特的系统中的预估时间。
实际应用价值，并非指量子计算机能解决所有问题，而是指其能在特定垂直领域实现超越现有超级计算机的应用价值。
5-10年更侧重于实现这一“超越”的最低技术门槛。在此期限内，最可能率先落地的领域包括新材料和药物研发、金融建模、以及密码学。尤其是前两个领域，量子计算机能模拟分子和化学反应，这是经典计算机难以企及的。
然而，实用价值的实现不仅依赖于硬件的提升，还依赖于量子算法的创新。这5-10年，也是各国加速投入资源，研究如何将量子硬件与人工智能（AI）、高性能计算（HPC）进行混合优化的关键时期。这样做的目的是，当硬件一旦成熟，就有对应的“杀手级”应用算法同步就位。
更深层次来看，5-10年既是技术实用化的倒计时，也是中国乃至全球突破弱点、强大自己的重要时间节点。
此前，面对中国量子科技的快速发展，美国政府已采取具有防御性和进攻性的地缘政治手段，试图遏制中国发展。
如，2024年，美国出台了针对中国量子计算领域的出口管制，涵盖高性能冷却系统及其他关键设备、组件、材料和软件。这些关键组件的垄断，正是美国试图“卡脖子”的关键，旨在延缓中国量子硬件的工程化进程。
图：美修订商业管制清单
来源：联邦公报
2025年，美国财政部新规落地，禁止美国个人和公司在中国投资开发包括量子技术在内的一系列先进技术。这一禁令的目的是切断中国量子初创企业获取美国资本、技术和人才的渠道，构建起对华科技遏制战略。
这些措施将中美量子竞赛从单纯的实验室较量，迅速升级为涉及供应链、资本和人才的全面技术战。
鉴于此，中国必须在这一期限内实现核心组件的自主可控，特别是稀释制冷机、高精度控制电子设备等被美国管制的核心组件。这不仅是为了对抗出口管制，更是为了建立量子计算发展所依赖的“新质生产力”。
同时，还需加速推动如中国电信控股国盾量子这类国家资源与商业网络的协同，确保一旦技术达到实用门槛，中国就能迅速抢占市场，形成先发优势和国际标准。
因此，实用量子计算机落地的5-10年，不是单纯的数字节点，而是决定谁将最终掌握量子技术主导权的决战期。
结语
马蒂尼斯的“纳秒”警告，是全球对中国科技实力的认可，也是对未来竞争态势的精准预判。它表明，中美量子竞赛已从追逐阶段进入了胶着甚至超越的临界点。
但是，我们也要清楚，这一警告不应该被过度解读，认为其是对某一方的威胁渲染。它更像是一个清醒剂，提醒世界，我们正站在一个技术革命的门槛上，这场革命需要全球智慧的共同贡献。
正如马蒂尼斯所言：“人们应该关注，这是一场真正的竞赛。”现在的每一“纳秒”投入，都将决定未来几十年的技术格局。
于中国而言，应该以容错量子计算、实用化算法和关键供应链自主化为核心，将“纳秒”的相对优势，转化为在国际标准制定和产业应用上的绝对领先，实现全方位“领跑”。
[1]https://www.bloomberg.com/news/articles/2025-12-03/nobel-winner-warns-china-is-nanoseconds-behind-in-quantum-race
[2]https://news.china.com/socialgd/10000169/20251204/49045484.html
[3]https://mp.weixin.qq.com/s/8VvRd3xu7f2Dcnv3PZfKHw
[4]http://www.globaltechmap.com/document/view?id=45018
[5]https://www.bloomberg.com/opinion/articles/2025-10-23/china-is-closing-the-quantum-technology-gap
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