来源： 《学术前沿》2026年第13期

【摘要】量子计算是大科学时代基础研究范式转型最具代表性的前沿领域，其发展呈现基础理论、工程技术、产业应用与科研组织深度耦合特征，多学科交叉融合、产学研协同创新和公共科研平台建设成为推动前沿科技发展的重要支撑；其竞争重心由单项技术突破逐步转向科研组织能力、创新资源配置能力和制度供给能力的综合竞争。我国发展量子计算具备新型举国体制、超大规模应用场景和人才储备等优势，同时面临企业深度参与不足、复合型人才供给不充分、公共科研基础设施共享水平有待提升等现实挑战。面向未来，我国应强化国家战略统筹，完善有组织科研体系，加强公共科研基础设施建设，健全多主体协同攻关机制，拓宽复合型人才培养通道，加快构建中国特色基础研究组织化路径，推动量子计算实现从理论突破向产业应用的跨越，为新时代基础研究高质量发展提供实践参考。

【关键词】量子计算 基础研究 大科学时代 有组织科研 科技自立自强

【作者简介】常凯，北京量子信息科学研究院执行院长、研究员，中国科学院大学博士生导师。研究方向为量子材料、量子计算器件等，主要论文有《Physical Properties of Group-IV Monochalcogenide Monolayers》等。

引言

基础研究是科技创新的源头，也是决定国家科技竞争力和产业变革主动权的深层力量。进入大科学时代，其内涵、边界与组织方式发生深刻演变。传统科研范式中，基础研究多由科学家兴趣驱动，成果以理论突破和学术论文发表为主。而当下前沿科技领域日益呈现基础科学、工程技术、产业应用和制度组织高度耦合特征，量子计算正是这一范式变革的典型代表。

习近平总书记指出：“要瞄准未来科技和产业发展制高点，加快新一代信息技术、人工智能、量子科技、生物科技、新能源、新材料等领域科技创新，培育发展新兴产业和未来产业。”[1]量子计算的理论根基源自百余年量子力学体系积淀，其主要思想建立在量子态相干叠加、纠缠等基本原理之上，[2]其技术突破不是单一学科内部的基础研究问题，而是多学科交叉汇聚、基础研究与工程开发深度融合的复杂系统工程。前沿领域科研范式的深刻转型，对我国基础研究组织模式提出全新时代命题。如何将我国庞大的人才储备、丰富的应用场景，以及集中力量办大事的制度优势转化为量子计算领域的创新优势？如何立足本国发展实际，形成适合我国国情的基础研究路径？上述问题的破解路径，不仅关乎量子计算自身的发展，也关系到我国基础研究体系如何适应大科学时代的新要求。量子计算的战略意义不仅在于未来可能带来的算力突破，更在于其集中呈现当代基础研究的新规律：学科边界持续消融、基础理论与工程系统相互牵引、科研组织能力成为影响创新绩效的关键变量。以量子计算为切入口，可以清晰理解我国基础研究从点状突破迈向体系能力提升的演化路径，为“十五五”时期统筹优化科技创新组织体系提供理论参照与实践思路。

大科学时代量子计算的学科融合与范式跃迁

多学科交汇的理论基础与技术图景。作为典型的多学科交叉场域，量子计算的实现路径涉及计算机科学、电子工程、材料科学等多个学科共同支撑。不同技术路线对支撑学科提出不同要求：超导量子计算依赖微纳加工、低温电子学、微波控制和芯片集成等；离子阱和中性原子量子计算依赖原子分子物理、激光操控、真空系统和量子光学等；光量子计算则依赖量子光源、单光子探测器和光子芯片等。[3]同时，量子纠错、量子编译、量子算法和量子软件的研发需求，进一步将计算机科学、数学和信息科学深度嵌入量子计算研发全过程。

从研发全链条来看，实用化量子计算机的落地，需要多领域科研主体协同完成全链条攻关：依托物理学研究厘清量子比特的退相干机制和误差来源，依托数学家和计算机科学设计量子算法、编译系统和纠错码，依托电子工程师工程技术团队开发高精度测控系统，依托集成电路和材料科学学科解决芯片制备、工艺一致性和器件稳定性问题，依托低温工程、软件工程、系统架构等专家团队完成编写量子计算程序。这一研发流程表明，量子计算的发展不是多个学科的简单叠加，而是围绕共同目标实现知识、技术、实验平台的深度有机融合。全链条环节环环相扣，任一学科或技术节点的能力短板都可能制约整体研发进度，关键核心技术突破则能够带动整条技术路线迭代升级。从学科发展规律来看，量子计算的演进历程，本质是不断打破传统学科边界、重构交叉学科知识体系的范式变革过程。

小团队模式的终结与协同攻关的时代要求。近代基础科学发展进程中，相对论、量子力学等标志性原创成果，大多依托科学家个人学术洞见或小型课题组协作完成。这种小规模自由探索模式，至今仍是前沿探索不可或缺的科研组织形式。在大科学时代背景下，以量子计算为代表的前沿颠覆性领域，已经突破该科研模式的承载边界。

以量子计算为代表的前沿科技，既需要原创理论引领，也高度依赖先进设备、复杂工艺和长期投入。量子计算研发必备的稀释制冷机、测控系统、量子芯片生产线等重大科研基础设施，无论是建设成本、技术复杂度还是运维门槛，都远超单个独立课题组的承载能力与资源调配范围。这意味着前沿基础研究的原创学术思想，只有嵌入系统化、工程化的协同创新体系，才能将科学原理转化为可落地、可迭代的创新成果。

由此可见，量子计算的范式变革印证了新时代基础研究组织模式的转型逻辑：大科学时代并非否定自由探索的科研价值，而是对科研组织形态提出更高要求。在尊重科学家学术自主、保护原创学术思想的基础上，必须通过有组织科研推动前沿科研实现从零散点状探索向体系化协同攻关转型。

学科融合与产学研融合共同支撑量子计算发展。量子计算的交叉属性决定其发展需完成双重融合任务。一是以跨学科横向融合破解院系体制壁垒。高校和科研院所需要突破传统院系分割，推动物理、计算机、电子工程、材料、数学、控制科学等学科围绕共同问题开展协作，以量子信息科学交叉中心、跨学院研究平台、联合培养项目等为组织形式，推动不同领域科研人员真正围绕问题共同定义研究目标、共同建设实验平台、共同评价成果价值，从制度层面破除学科分割带来的协作障碍。

二是以产学研深度融合打通创新转化链路。量子计算既是基础研究，又是工程系统，既需要原理突破，也需要产品化和平台化能力。高校和科研院所在基础理论探索和前沿技术验证等方面具有天然优势，但在系统工程、产品迭代、用户反馈和产业生态建设方面存在短板；企业则更接近工程场景和市场需求，能够将真实问题转化为研发任务，将技术原型转化为可持续迭代的平台和产品。量子计算若仅停留于理论研究层面，则难以落地；若仅靠商业迭代而缺乏基础理论突破，也难以跨越核心技术瓶颈。

综上，学科融合和产学研融合共同推动量子计算从科学前沿走向现实应用，分别解决知识的汇聚整合问题和知识的转化应用问题。如何依托我国现有科研体系、产业基础和制度优势统筹推进双重融合，是构建我国特色量子计算创新体系的关键。

中国量子计算基础研究的组织优势与现实挑战

中国量子计算研究的主体格局与组织特征。经过长期布局发展，我国量子计算研究已形成多层级、多样化的科研创新主体格局，构建起国家实验室、高校、科研院所、新型研发机构和企业共同参与的创新生态。其中，国家实验室和重大科研平台主要承担战略任务凝练、协同攻关组织和公共平台建设职责；高校和科研院所仍是基础研究与人才培养的主体力量，在主流技术路线形成一批具有国际影响力的研究团队；新型研发机构机制具备相对灵活的独特优势，有效衔接基础研究、工程转化和产业孵化环节；各类科技企业和初创企业则逐步参与硬件研制和行业应用探索等环节。

依托现有创新主体架构，我国量子计算科研组织呈现四大特点。一是基础研究力量较为集中，高水平高校和科研院所承担主要原创探索任务；二是国家战略导向显著，国家科技重大专项、重点科研平台与区域科创高地，对研究方向具有较强引导作用；三是区域集聚趋势突出，北京、上海、深圳等市已形成各具特色的创新布局；四是企业参与度不断提升，但仍有进一步拓展空间。

总体来看，我国量子计算研究已具备较完备的科研基础和组织条件，但从科研成果活跃走向系统能力领先，仍需进一步提升组织化程度，尤其要解决多主体协同联动不畅、公共平台开放共享不足、企业深度参与不足、人才跨界流动受阻等问题。

禀赋优势：海量场景资源与庞大人才储备的战略价值。我国发展量子计算具备两大独特禀赋，即场景资源和人才储备。一方面，完整工业产业体系与丰富多样的应用场景，形成天然的需求牵引动能。量子计算与经典计算是互补融合、协同赋能的耦合关系。丰富场景意味着未来市场空间和研发早期可以形成大量真实问题库，用于牵引算法设计、硬件发展和软件平台的迭代。药物研发、新材料设计和密码安全等领域，都可为量子计算的发展提供问题牵引。

另一方面，规模化理工科人才储备筑牢长期创新底盘。我国长期深耕物理学、应用数学、计算机科学等理工科人才储备，构建起体量庞大的量子计算人才预备队。量子计算所需的复合型能力并非仅依靠课堂专业教学即可养成，依托科研实践、企业实训和重大任务牵引等，能够快速完成普通理工科人才向量子领域复合型科研人才的转化，补齐领域人才增量缺口。

从全球竞争格局来看，海外头部量子科技企业的主要优势集中在内部资源整合能力与先发产业生态壁垒，而我国依托制度优势、场景优势与人才优势，具备强大的跨主体资源统筹与创新动员能力。当前量子计算尚处于发展早期，技术路线尚未完全收敛，在此阶段，能否将场景资源、人才储备、制度动员等潜在禀赋高效导入科研攻关体系，是构筑我国长期持续性创新竞争力的关键。

现实挑战：企业深度参与不足与复合型人才的结构性缺口。在具备突出禀赋优势的同时，体制机制与创新要素配置的结构性短板，成为制约我国量子计算产业优势转化、体系化发展的主要瓶颈，集中体现在企业深度参与不足、复合型人才储备不足、公共科研设施供给不足三大方面。

其一，企业深度参与不足，产学研协同机制亟待健全。目前国内部分企业已经布局量子计算，但在基础研究投入、工程化平台建设和开放生态构建方面仍不充分。受多重因素影响，我国互联网企业批量退出量子计算领域；部分具备优质应用场景的实体产业龙头，未能将场景问题转化为量子计算研发任务，一些企业对长周期、高风险的量子领域基础研究投入意愿不足。企业参与不足对我国量子计算发展产生多重影响。一方面，基础研究成果向工程系统的转化不畅，部分成果止步于论文或演示验证层面；另一方面，真实应用需求的牵引不足可能导致研究方向与实际问题脱节。同时，云服务平台、软件工具链和生态建设等相对滞后，难以吸纳更多社会力量。

其二，跨学科复合型人才存在结构性缺口。人才是创新的第一资源，杰出人才更是加强基础研究、推进原始创新的主力军。[4]量子计算研发要求科研人员同时掌握量子物理、计算机体系结构、芯片制造等多领域知识。而我国现行高等教育仍沿用传统单一学科院系划分体系，物理学专业学生往往缺少工程实现和软件开发训练；计算机、电子工程和微电子专业学生可能缺乏量子信息理论素养。这类复合型人才难以通过简单叠加课程教学批量培育，必须依托长期项目训练和跨学科合作机制完成系统化培养。

其三，公共基础设施供给不足，制约创新要素全域流动。量子计算领域设备昂贵、工艺复杂，中小型创新主体和高校院系难以独立承担全套硬件平台建设与运维成本。现阶段我国量子领域大型公共实验平台开放共享机制有待完善，基础设施供给总量不足、区域分布不均，影响跨单位、跨区域创新主体开展协同研究，不利于全域创新活力释放。

整体来看，我国量子计算发展的关键，在于有效整合复合型人才、应用场景和公共平台，通过机制创新将潜在优势转化为现实创新能力，形成可持续的竞争力。

国际量子计算科研组织模式及经验启示

国际企业内部产学研一体化的运行逻辑。国外头部科创企业在量子计算发展中发挥重要作用，在量子技术发展早期便直接参与基础研究和工程攻关，并未等待技术成熟再切入下游应用环节。这类企业搭建内部一体化产学研协同机制，集聚物理学家、计算机科学家、芯片与软件工程师等各类专家，围绕统一目标，统筹推进基础研究、硬件设计、系统集成、云平台和应用探索等全链条创新活动。

国际企业模式的优势在于反馈链条短、组织形式高度集中统一。基础研究团队可直接获得工程测试数据，工程团队可迅速将理论设想转化为样机验证，软件团队可围绕硬件特性优化编译和校准工具，应用团队可将用户需求反馈给算法和硬件团队。企业内部既有基础研究，也有工程开发；既有资金投入，也有平台用户；既有长期技术路线，也有持续迭代机制。研发、测试、应用全链条流程均由企业决策层统一领导，这种高度集中的扁平化组织模式，能够大大压缩跨主体沟通成本，形成理论攻关—工程验证—场景反馈的自我强化创新循环。

需要明确的是，我国不应简单复制国外企业模式，而应借鉴其将量子计算基础理论、工程实现和应用场景等纳入同一创新循环的经验，立足自身体制禀赋与科研产业现状，构建适配我国国情的多主体协同创新机制。

平台化战略与开放创新生态的构建。量子计算发展日益强调平台化建设。平台的价值不仅在于提供算力访问，更在于降低前沿领域科研准入门槛、吸纳创新主体参与研发，强化全产业链协同黏性。量子计算云平台、开源软件框架、开发者社区等公共载体，使不具备量子硬件条件的学者和企业也能参与其中。

平台化拓展量子计算的研发边界。传统模式下，受量子计算硬件研发的条件限制，相关研究多集中于少数实验室，而云平台能够支持算法、软件相关研究人员和行业用户远程使用真实量子处理器或模拟器。与此同时，开源工具有助于共享代码、复现实验和比较算法；开发者社区则进一步扩大人才来源和培养生态。对于量子计算这类尚未定型的颠覆性前沿技术，标准化公共平台与开放生态建设，本身就是领域基础创新能力建设的重要组成部分。

国际实践共性规律与我国本土化发展启示。我国应立足制度、产业结构和人才优势，把握大科学时代基础研究组织模式的共同规律，构建更具创新能力和动员能力的有组织科研体系。结合我国制度禀赋、产业基础与人才结构，可总结出四条适配我国量子计算体系建设的本土化启示。

其一，前沿交叉领域的关键竞争力，在于实现科研能力与组织协同能力的有机统一。量子计算的发展，既受科研水平影响，也与组织能力密切相关。量子计算赛道的全球竞争，不仅依靠顶尖科研人才，更考验多学科人员、重大科研平台、产业应用需求、创新资本要素的统筹整合与协同调度能力。在大科学时代，科研组织模式成为衡量科技竞争力的重要维度。

其二，经营主体是打通量子计算创新全链条的关键枢纽，需因地制宜确定企业参与模式。我国应立足现有创新格局，依托国家实验室、高校院所、新型研发机构和企业，构建多样协同闭环体系。稳定的跨主体协同机制、长周期科研投入保障、快速供需反馈链路，均是实现技术落地的重要前提。

其三，公共科研平台能够有效拓宽前沿技术创新边界。现阶段量子计算技术路线仍未收敛，若过早局限于现有技术路线，将不利于发现新技术路线。我国需要加快布局量子计算云平台、共享测试平台和代工服务等，拓宽全域创新主体的研发探索空间。

其四，重视量子计算平台化发展，补齐量子计算全链条生态短板。一方面，建设面向全国开放的量子计算云平台，使更多高校、科研院所、企业能够参与量子计算研究和应用探索；另一方面，推动完善国产量子编译工具，建立测试标准与配套课程体系，打通从基础教学、专业人才培养到行业应用的完整链条，构筑自主可控的量子计算创新生态。

中国量子计算基础研究组织化探索

破局逻辑：建设公共基础设施，降低创新准入门槛。量子计算属于高投入、高门槛的交叉前沿领域，技术迭代需要大量科研团队、经营主体与多样应用场景协同参与，但设备昂贵、工艺复杂和专业人才要求高等硬性条件，大幅推高创新主体的参与成本。破解这一困境，可将部分关键研发条件转化为具有准公共产品属性的公共基础设施，从而降低参与成本，拓宽全社会创新参与范围。

公共科研基础设施的价值，在于将单个主体难以承担的高成本，转化为可共享的平台能力。对高校课题组而言，共享平台可支持科研团队在不自建完整硬件系统的情况下，开展算法验证、芯片测试与科研实训；对初创企业，平台能够有效降低前期试错成本；对行业企业，云平台和试验环境有助于低成本完成量子计算适用场景的研判。从国家创新体系全局来看，公共平台有助于扩充创新参与主体规模、提高设备利用率、统一测试标准并加快人才培养。

由此可见，我国量子计算组织化发展的突破方向，并非单纯依赖项目数量的累积，而应系统建设公共研发基础设施体系。依托基础设施将场景资源、人才储备和科研团队有效连接，搭建覆盖全域、互联互通的网络化创新格局。

赋能体系：统筹建设云平台、芯片代工线与共享测试平台。一是建设开放普惠的量子计算云平台。平台应配备真实量子处理器、高性能模拟器和配套算法开发环境，面向高校科研人员、企业研发工程师、在校学生等多类群体开放使用。平台建设应兼顾公共服务属性与可持续运营，在资源分配层面统筹国家重大战略攻关任务、自由探索和教育培训的需求，使不具备自建量子硬件条件的创新主体也能参与量子算法、软件和应用研究。

二是提高量子芯片代工与中试服务能力。量子芯片制备具备成本高、周期长、风险大等特征，是制约硬件创新的关键瓶颈。应依托国内现有微纳加工基础、半导体工艺平台和区域创新高地，探索面向科研院所和初创企业开放的代工产线或多项目晶圆机制，借助标准化流程、工艺模块开放和费用分担等方式，支持芯片设计团队快速流片与迭代优化。

三是布局区域化共享器件测试平台。量子芯片和器件测试依赖极低温、低噪声、高稳定性环境，设备购置和运维成本高昂。可在创新资源集聚地区布局共享测试平台，提供相干时间、门保真度、稳定性等关键指标测试服务，提高设备利用率，形成统一评价标准，消除因测试环境差异造成的数据不可比问题。

四是推动开放软件工具链和标准体系建设。量子计算规模化发展离不开软件支撑，应加大对国产量子编译器、纠错软件、应用开发套件等工具的研发支持，推动软件工具与云平台、测试平台和教育体系的深度联动，覆盖学习、开发、验证和部署等环节。同步统筹行业标准制定，逐步实现硬件指标、算法性能、云服务接口和测试方法的标准化、统一化。

组织创新：构建国家统筹引领的多方主体协同攻关机制。打造中国特色量子计算有组织科研模式，关键在于建立顶层战略统筹、多方主体分工协作的长效协同体系。

一是加强国家层面顶层战略统筹。量子计算涉及基础研究探索、工程技术攻关和产业生态培育，任何单一部门、地区或机构难以独立完成全链条布局。应在国家科技战略框架下总体谋划，厘清不同技术路线、平台和参与主体的功能定位，避免低水平重复建设，同时为多条技术路线的并行探索留有充足空间。

二是强化各类战略科研力量协同。国家实验室承担长期性、战略性任务，牵头组织跨单位、跨学科协同创新；高校和科研院所发挥基础研究和人才培养优势，在基础理论和关键物理机制等方向加强原创探索；新型研发机构依托灵活体制机制，承担工程化验证、成果转化和平台运营职能；各类企业利用场景资源优势参与量子计算研发；各类主体通过联合项目、共享平台和开放课题等搭建常态化协作机制。

三是建立重大任务牵引与自由探索并行的运行模式。针对目标清晰、工程导向明确的研发方向，可采用里程碑管理并辅以团队协同攻关，同时，为非主流路线和原创思想预留空间。组织化科研应在重大目标引领下保持研究方向的多样性，对处于萌芽阶段的前沿探索设置更长评价周期、更高创新容错空间。

人才战略：拓宽复合型人才的培养与转化通道。复合型人才队伍是量子计算创新体系的重要支撑，我国应将复合型人才培养纳入量子计算有组织科研体系，形成覆盖教育培养、实践训练、跨界流动和长期支持的系统机制。

一是推进高校人才培养体系改革。教育政策要强化对科技创新和人才培养的基础先导作用，[5]推动物理学、计算机科学、电子信息、材料科学等专业共建量子信息课程群，形成跨学院、跨学科的培养方案，探索“物理＋计算机”“量子信息＋微电子”“量子算法＋行业应用”等交叉培养方向，推行双导师或联合培养模式，补齐单一学科教育带来的知识壁垒短板。

二是发挥公共基础设施的实践育人功能。量子计算云平台、共享测试平台和芯片中试线等设施，应在服务科研之外承担相应的教育职能，面向学生开放实验课程、开发任务和实训项目，让青年科研人员在使用量子云、参与芯片测试、编写量子程序和解决行业问题的过程中积累复合型实操能力。

三是破除科研机构与企业之间的人才流动壁垒。鼓励高校、院所科研人员与企业工程团队开展双向兼职、联合攻关和项目合作，支持企业工程师参与课程设计和人才培养；优化科研评价导向，同等认可工程实践、平台建设和标准制定等创新成果价值，破除“唯论文”单一评价束缚。

四是健全在职人才再培训与青年人才专项扶持机制。依托国家级平台、高校继续教育体系和企业培训体系，面向物理、电子、计算机、材料等领域的现有专业人员，系统推进量子计算相关技能的提升工程。同时，在科研项目申报、平台使用、团队组建和国际交流等方面加大对青年人才的支持，营造可预期的职业发展前景和成长空间。

结语

量子计算为观察大科学时代基础研究范式的演进提供了独特视角。其既非单纯的理论探索，也不同于一般意义上的工程开发，而是基础理论、工程系统、产业场景和组织制度共同作用的复合型创新活动。针对这类高复杂度、多交叉的前沿科研领域，传统小规模的自主科研模式，已难以独立支撑从原始发现到应用落地的完整链条，亟需构建高阶组织化科研创新体系，支撑跨学科、跨机构、跨科研平台的深度协同攻关。

我国量子计算正迈入从科研领跑到产业主导的深度转型期。[6]推动量子计算领域创新发展，需理性客观研判国际领先主体在企业投入、工程能力和平台生态方面的优势，立足我国制度环境、产业结构和创新能力基础，探索契合自身禀赋的量子计算特色发展路径。我国拥有丰富场景资源、庞大人才储备和新型举国体制的独特优势，可通过推动公共基础设施建设、完善跨学科人才培养体系、构建多方主体协同创新机制、开放行业试点应用场景等路径，将制度禀赋与资源优势系统性转化为现实创新能力。

面向未来，可将量子计算打造为检验基础研究组织化能力的重要试验场。依托国家顶层战略统筹，明确领域发展路线；依托国家级公共科研平台，降低前沿科研准入门槛，以开放创新生态吸纳多方创新主体参与，依托经营主体打通科技成果应用转化的衔接通道，以复合型人才队伍筑牢领域长期发展底层根基。归根结底，基础研究竞争的本质是制度供给能力和组织创新能力的综合较量。依托制度创新赋能前沿科技核心攻关，走出中国特色量子计算创新发展道路，是我国在大科学时代推进高水平科技自立自强、抢占未来算力赛道战略制高点的必然路径。

注释

[1]《习近平谈治国理政》第五卷，2025年，北京：外文出版社，第226页。

[2]《“十四五”规划〈纲要〉名词解释之11｜量子信息》，2021年12月24日，https://www.ndrc.gov.cn/fggz/fzzlgh/gjfzgh/202112/t20211224_1309260.html。

[3]李晓巍等：《量子计算研究现状与未来发展》，《中国工程科学》，2022年第4期。

[4]薛其坤：《基础研究突破与杰出人才培养》，《清华大学教育研究》，2021年第3期。

[5]侯建国：《深刻把握教育科技人才一体发展的实践要求》，《求是》，2026年第12期。

[6]郭国平：《我国量子计算产业布局与场景化探索》，《人民论坛》，2025年第23期。