2023年，由中国科学院量子信息与量子科技创新研究院牵头研发的“天元”量子模拟器正式对外发布，作为国内首个实现万比特级纠缠操控的专用量子计算装置，它的问世填补了我国在大尺度量子模拟领域的技术空白，也让我国在专用量子计算赛道跻身全球前列。

不同于经典超级计算机依靠传统芯片的二进制运算，量子模拟器利用量子比特的叠加、纠缠特性，天生适配量子体系的模拟需求。对于微观粒子、强关联体系等量子问题的模拟，经典超算的算力会随模拟比特数的增加呈指数级衰减，模拟超过50比特的量子体系就会陷入算力瓶颈，而“天元”量子模拟器目前可支持超过100万量子比特的高精度仿真，在特定量子模拟任务上，算力相较于当前全球最顶尖的经典超级计算机可实现千万亿倍级的提升，真正实现了针对特定任务的“量子优越性”。同时，“天元”的核心硬件、调控系统、算法栈全部实现自主可控，不存在核心技术卡脖子的风险。

作为专用量子计算装置，“天元”的核心价值在于解决经典计算无法攻克的复杂量子体系问题，目前已经在多个前沿领域展现出巨大的应用潜力。在基础物理领域，科研团队已经利用“天元”完成了超过1000个格点的强关联电子体系模拟，为破解高温超导的微观机制提供了全新的研究工具，一旦高温超导的原理被探明并实现产业化，将彻底重构能源、交通、信息等多个产业的技术路线。在材料研发领域，“天元”可精准模拟钙钛矿光伏材料、新型储能材料的微观电荷输运过程，帮助研发人员快速优化材料结构，提升光伏转化效率和电池能量密度，加快新能源产业的技术迭代速度。在生物医药领域，“天元”能够模拟蛋白分子与小分子药物的量子级相互作用，将药物靶点筛选的周期从数年压缩至数月，研发成本降低数十倍，为抗癌、抗病毒新药的研发提供了全新的技术路径。

“天元”量子模拟器的研发成功，不仅是我国量子信息技术发展的标志性成果，更有着重要的产业和战略价值。一方面，它为我国基础科研和产业创新提供了独有的算力支撑，帮助我国在高温超导、新材料、生物医药等前沿领域抢占技术制高点；另一方面，它也带动了量子芯片、量子测控、量子软件等上下游产业链的发展，为我国量子计算产业的生态构建打下了坚实基础。

未来，“天元”还将进一步提升比特操控精度和模拟规模，逐步开放公共算力服务端口，为高校、科研机构、科技企业提供普惠的量子模拟算力。作为量子计算从实验室走向产业应用的关键载体，“天元”将持续推动各领域的技术突破，为我国的科技自立自强和全球量子技术发展贡献重要力量。

本文由AI大模型（Doubao-Seed-1.6）结合行业知识与创新视角深度思考后创作。