量子计算现状：当前所处的位置和未来发展走向

作者：极客量子 2023-06-09 14:07:42

云计算 量子计算用例蕴藏的巨大潜力让许多行业人士感到兴奋，然而就像5G一样，这一期望可能会受挫，因为这些用例缺乏规模化普及的条件和标准。

许多公司正在采取大胆而有趣的措施和方法，正在一步一个脚印地实现通用的纠错量子计算机的梦想。

量子计算会带来什么好处?

没有什么能像量子计算最令人兴奋的用例那样激发人们的想象力。这就是IDC预测未来几年量子投资将增长20倍(从2020年的4.12亿美元增长到2027年的86亿美元)的原因。

量子计算的目标是使目前不可能完成的复杂计算任务成为可能。

以航空旅行和物流为例，当飞机从A点飞到B点时，有数百万条可能的路线。通过传统计算可以精简很多条路线，但这也可能意味着减少最优的路线。如果无法用传统计算来计算大型数据集，难以找到实用的捷径，这可能会有一种挫败感。但是采用量子计算，将会有所突破。

精准医疗是量子计算将彻底颠覆的一个行业领域。它有可能颠覆人们对临床决策速度和有效性的期望，并将提高患者护理标准。量子计算将提高疾病诊断、治疗甚至预防的速度。展望未来，这可以改善数十亿人的健康和生活，将显著减少一些最致命疾病的痛苦和死亡率。这种技术进步的价值将用生命来衡量，而不仅仅是金钱。

是什么阻碍了量子计算的发展进程?

实现这些应用将依赖于量子比特，这是量子计算技术的核心组件。人们需要为实际应用开发足够高质量的量子比特才能解决面临的挑战。

目前，量子比特通常是不可靠的，而且非常容易出错。因此，许多量子计算并不稳定，需要严格的校准和特殊的软件才能达到一定程度的精度。一些量子公司正专注于提高质量来解决这个问题，使量子计算应用能够使用更少的量子比特。

人们需要专注于如何以合适的性能提供足够的量子比特来完成某些任务。特定应用的量子计算机是为解决特定任务而设计和制造的。

构建通用的、纠错的量子计算机的梦想当然很具吸引力，但为了更快取得进展，必须使长期目标与当前的能力保持一致，一步一个脚印地前进，并需要更多的耐心。

为了将硬件制造商和软件开发商结合起来，需要采用操作系统层面上的“中间件”，允许双方相互交流。协作和开放的文化促进量子计算发展到当今的状态。

知识产权也是一个相当大的障碍，一些制造商不愿意向软件公司完全开放他们的产品，这种做法是可以理解的。但随着时间的推移，这可能会导致硬件供应商构建自己的Windows风格的操作系统。

这个问题不是纯粹基于软件或硬件，而是两者兼而有之。它将需要一套在量子领域非常需要的技能：严肃的跨学科专业知识。

量子硬件的竞争和实现方法

展望量子产业的未来发展，我们面临着不同的道路。为了让真正的量子计算更接近实用，研究人员和行业研发部门正在寻求多种方法来实现。

超导电路和捕获离子是两种主要的方法：与捕获离子方法相比，超导电路似乎是一种更实用的解决方案，特别是在构建可扩展的量子计算时。这种方法有很多优点：从工程角度来看，更容易实现;它们的操作时间在纳秒范围内;而且它们的交互速度更快，这可能对补偿系统产生的实时误差至关重要。

所有这些都意味着超导电路在某些应用中是更好的选择。

另一种方法是捕获离子，可以用电磁场来限制和悬浮离子。虽然其发展前景看好，但目前很难初始化离子的运动状态，并且声子态的寿命相对较短。

与每一个分支决策一样，无论哪种方式，都会面临风险，但竞争日益激烈，研究机构和科技公司必须进行尝试。

量子计算的未来展望

发展稳定的量子计算是一个挑战，但也是一项有价值的挑战。目前仍然有一些人们必须克服的障碍，特别是在寻求实用的软件解决方案方面。为了实现目标和期望，研究机构和科技公司必须制定明确的投资战略，并认识到跨学科学术研究的价值。

然而，总的来说，量子计算行业需要携手合作，才能实现麦肯锡所预测的到2035年将从这种新技术产生近7000亿美元的价值。无论是谁解决了稳定量子计算的问题，都将从中获得巨大利益。