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作者 | 方文三
量子應(yīng)用的發(fā)展，猶如一場正在悄然展開的科技革命，雖尚未全面爆發(fā)，卻已在各個(gè)領(lǐng)域播下了希望的種子。
從量子計(jì)算的強(qiáng)大算力到量子通信的絕對安全，再到量子測量的高精度突破，量子技術(shù)正以其獨(dú)特的魅力和無限的潛力，改寫著人類科技發(fā)展的進(jìn)程。
量子應(yīng)用落地時(shí)間，各方觀點(diǎn)兩極分化
1月9日，NVIDIA的黃仁勛]在CES技術(shù)大會的分析師日問答環(huán)節(jié)中表示：[如果有人預(yù)測15年后會出現(xiàn)‘非常有用’的量子計(jì)算機(jī)，可能還為時(shí)過早。如果說是30年后，那可能有些遲。如果說是20年，我想我們很多人都會相信。]
1月10日，扎克伯格]在Rogan播客上發(fā)表意見：[我并非真正的量子計(jì)算專家，但據(jù)我理解，它距離成為一個(gè)真正實(shí)用的范式還有相當(dāng)長的路要走。]
幾天后，英偉達(dá)在其博客中宣布，將于3月20日在GTC 2025上舉辦首屆[量子日]（Quantum Day）專項(xiàng)活動。
博客中提到：[此次新增的專題將匯集全球頂尖專家，全面且深入地探討量子計(jì)算在未來數(shù)十年內(nèi)可能為產(chǎn)業(yè)帶來的變革，并描繪出通往可實(shí)用化量子計(jì)算應(yīng)用的清晰路徑。]
比爾·蓋茨對谷歌的這一預(yù)測表示支持，他在播客中表示：[他（英偉達(dá)的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛）可能錯(cuò)了。在未來三到五年內(nèi)，這些技術(shù)之一可能會獲得足夠多的真正邏輯量子比特來解決一些非常棘手的問題。而微軟是該領(lǐng)域的競爭對手。]
D-Wave公司的首席執(zhí)行官艾倫·巴拉茲則對黃仁勛關(guān)于量子計(jì)算的觀點(diǎn)提出了異議，認(rèn)為其觀點(diǎn)存在重大偏差。
巴拉茲指出，包括萬事達(dá)卡和日本移動運(yùn)營商NTT Docomo在內(nèi)的多家公司已經(jīng)在生產(chǎn)中應(yīng)用D-Wave的量子計(jì)算機(jī)。
[這并非是三十年后、二十年后、亦非十五年后的未來，而是當(dāng)下正在發(fā)生的事情。]
近日，谷歌量子人工智能部門（Google Quantum AI）的創(chuàng)始人兼負(fù)責(zé)人Hartmut Neven]表示：[我們抱持樂觀態(tài)度，相信在五年內(nèi)，我們將目睹量子計(jì)算機(jī)獨(dú)有的實(shí)際應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。]
此番言論對英偉達(dá)所提出的[預(yù)計(jì)需等待20年]的觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)。這些應(yīng)用可能包括能源、材料科學(xué)以及新藥研發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域。
例如，量子計(jì)算有望用于探索可替代新能源、為電動汽車開發(fā)更先進(jìn)的電池技術(shù)以及發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥物靶點(diǎn)。
這些應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)將促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并為谷歌帶來巨大的商業(yè)利益。
谷歌所做出的[五年預(yù)測]是在人們對這一技術(shù)突破發(fā)生時(shí)間存在較大不確定性的情況下提出的。
同時(shí)，以谷歌為第一作者的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)表論文，題為[Thermalization and criticality on an analogue–digital quantum simulator]（模擬數(shù)字量子模擬器上的熱化和臨界現(xiàn)象）。
谷歌所指的現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用涵蓋了能源、材料科學(xué)以及新藥研發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域，例如探索新能源替代品、為電動汽車研發(fā)更先進(jìn)的電池技術(shù)，以及發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的藥物靶點(diǎn)等。
量子技術(shù)的全面普及可能尚需時(shí)日
初始階段為實(shí)驗(yàn)室階段，旨在實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的優(yōu)越性。
隨后是第二階段，該階段致力于在特定領(lǐng)域內(nèi)發(fā)掘量子計(jì)算機(jī)的實(shí)用價(jià)值。
最終階段則為開發(fā)可編程的通用量子計(jì)算機(jī)。
在多場景下應(yīng)用的可編程量子計(jì)算機(jī)，其量子比特的操控精度、集成規(guī)模以及容錯(cuò)能力預(yù)計(jì)將顯著提升。
目前，發(fā)展最為迅速的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)正處于第二階段，并已在金融、材料科學(xué)、藥物設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。
超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)[本源悟空]已在特定領(lǐng)域推出多款量子計(jì)算應(yīng)用，包括金融領(lǐng)域的投資組合優(yōu)化應(yīng)用、生物醫(yī)藥領(lǐng)域的分子對接應(yīng)用等。
關(guān)于量子技術(shù)應(yīng)用的爆發(fā)時(shí)機(jī)，存在兩個(gè)主要影響因素。首先，技術(shù)的成熟度是量子技術(shù)應(yīng)用爆發(fā)的前提條件。
盡管量子計(jì)算和量子通信等領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)步，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，仍需在量子比特穩(wěn)定性、量子糾錯(cuò)、量子算法優(yōu)化等方面取得進(jìn)一步突破。
只有當(dāng)這些技術(shù)難題得到妥善解決，量子技術(shù)應(yīng)用才能真正成熟，并發(fā)揮其巨大潛力。
其次，市場需求是推動量子技術(shù)應(yīng)用爆發(fā)的關(guān)鍵因素。
隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的領(lǐng)域開始關(guān)注并嘗試應(yīng)用量子技術(shù)，例如金融、醫(yī)療、物流等行業(yè)，它們期望通過量子技術(shù)提高數(shù)據(jù)處理效率、降低運(yùn)營成本、提升服務(wù)質(zhì)量。
然而，目前量子技術(shù)應(yīng)用的市場需求尚未完全釋放，需要進(jìn)一步的市場教育和引導(dǎo)。
只有當(dāng)越來越多的企業(yè)和個(gè)人認(rèn)識到量子技術(shù)的價(jià)值，并愿意為之付費(fèi)時(shí)，量子技術(shù)應(yīng)用才能真正迎來爆發(fā)式增長。
然而，在組合優(yōu)化、量子化學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等特定領(lǐng)域，利用量子技術(shù)指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)、藥物開發(fā)等工作已開始并取得進(jìn)展。
至于構(gòu)建可編程的通用量子計(jì)算機(jī)這一目標(biāo)，黃仁勛與扎克伯格的預(yù)測或許更為接近現(xiàn)實(shí)。
量子技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)多元化，差異性顯著
量子技術(shù)發(fā)展的下一個(gè)關(guān)鍵里程碑在于構(gòu)建專用量子模擬器，并最終達(dá)成通用量子計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)前，量子計(jì)算正處于一個(gè)至關(guān)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從宏觀層面觀察，量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)的投資正在急劇增加；
量子計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用趨勢日益強(qiáng)勁；量子計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建也在加速推進(jìn)。
從微觀角度審視，量子計(jì)算技術(shù)正沿著多條路徑并行發(fā)展，但這些路徑的匯聚點(diǎn)尚不明確；
量子糾錯(cuò)技術(shù)在應(yīng)用層面的推進(jìn)力度不足，需要持續(xù)的研究與突破；量子計(jì)算軟件的發(fā)展呈現(xiàn)多元化，差異性顯著。
盡管量子技術(shù)在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，但多數(shù)學(xué)者仍認(rèn)為，我們正處于量子計(jì)算發(fā)展的初期階段，眾多物理障礙尚待克服。
中國科學(xué)院院士郭光燦在去年的一次采訪中指出，量子計(jì)算時(shí)代將使諸多領(lǐng)域的難題由[無法解決]轉(zhuǎn)變?yōu)閇可解決]。
量子計(jì)算機(jī)的核心優(yōu)勢并非在于取代傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)，而在于與之兼容，使得原本難以攻克的技術(shù)難題和效率問題得以迎刃而解。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一位量子計(jì)算專家在接受第一財(cái)經(jīng)記者采訪時(shí)提出，量子計(jì)算機(jī)在未來五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)某些特定應(yīng)用是有可能的，但要在五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用則幾乎不可能。
他所指的[特定應(yīng)用]包括量子計(jì)算機(jī)在多粒子模擬等科學(xué)模型模擬方面的應(yīng)用。
據(jù)他介紹，目前的量子計(jì)算機(jī)尚無法實(shí)現(xiàn)新藥靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)等功能。
目前，量子計(jì)算機(jī)僅在隨機(jī)線路采樣和玻色子采樣問題上超越了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，即實(shí)現(xiàn)了所謂的量子優(yōu)勢（或稱量子霸權(quán)），而在其他實(shí)際問題上，尚未顯示出比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更明顯的優(yōu)勢。
該專家認(rèn)為，量子計(jì)算在應(yīng)用領(lǐng)域取得突破，關(guān)鍵在于兩個(gè)方面：
一是硬件能力的提升，二是算法的創(chuàng)新，即在硬件能力尚未達(dá)到理想狀態(tài)時(shí)，提出高效的算法以解決實(shí)際問題。
結(jié)尾：
構(gòu)建少量量子比特進(jìn)行經(jīng)典量子模擬相對容易，但關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于獲取高質(zhì)量的量子比特信息。全球量子計(jì)算領(lǐng)域已見證若干關(guān)鍵性技術(shù)突破。
鑒于量子計(jì)算的巨大潛力，全球眾多量子計(jì)算公司紛紛投入量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)工作。
同時(shí)，各國亦在該領(lǐng)域展開激烈的競爭，其激烈程度堪比太空競賽。
盡管目前量子應(yīng)用還面臨著技術(shù)瓶頸、成本高昂和人才短缺等諸多挑戰(zhàn)，樂觀派和保守派對于量子應(yīng)用爆發(fā)的時(shí)間也持有不同的觀點(diǎn)，但這都無法阻擋量子技術(shù)前進(jìn)的步伐。
在這個(gè)充滿變革的時(shí)代，讓我們保持對量子技術(shù)的關(guān)注和期待，積極參與到量子時(shí)代的發(fā)展浪潮中。
部分資料參考：光子盒：《谷歌量子負(fù)責(zé)人：商業(yè)量子計(jì)算應(yīng)用將在五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)》，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫：《量子芯片，暴漲還是坍塌？》，光子盒：《QuEra預(yù)測2025年全球量子應(yīng)用預(yù)算預(yù)計(jì)增長近20%，持續(xù)看好量子計(jì)算應(yīng)用前景》，第一財(cái)經(jīng)：《[還要等20年]！黃仁勛潑冷水》
