量子计算机成新兴领域，但它真的有用吗？

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现在是从事量子计算业务的最佳时机。在人工智能发展十分迅速的当下，仍有一部分企业将目光聚焦于“量子计算机”（Quantum computing）。量子计算机大大提高了数据处理的速度和容量，使人们能够对复杂系统进行建模，更准确地预测不同场景的结果并破解当前的加密系统。在当地时间13日举行的迪拜世界政府峰会上，不少企业表达了对量子计算前景的预测与希冀。谷歌CEO桑达尔·皮查伊（Sundar Pichai）指出：“量子时代让我想起2010年代人工智能的发展，当时我们正在开发谷歌大脑并取得早期进展。”不过他也指出量子技术目前主要用于研究，要想“实用化”还需要5至10年的时间。“量子领域的进展显然令人兴奋。”皮查伊说道。

“量子计算机正在发挥作用”

对于人工智能的概念，我们已经非常清楚了；但对于量子计算机，许多人仍感到十分陌生。量子计算机是一种使用量子逻辑进行通用计算的设备。与传统计算机不同，量子计算用来存储数据的对象是量子比特，它用量子算法来操作数据。1969年，美国物理学家斯蒂芬·威斯纳最早提出“基于量子力学的计算设备”。1994年，美国计算机科学家彼得·秀尔提出量子质因数分解算法后证明量子计算机能运算离散对数，而且速度远胜传统计算机。在这之后，量子计算机成为热门话题。除了理论之外，也有不少学者着力于利用各种量子系统来打造量子计算机。

在很多人心目中，量子计算机还停留在理论方面。今年1月，英伟达CEO黄仁勋表示，非常实用的量子计算机可能还需要几十年时间才能问世，这导致量子股暴跌。然而最近一段时间，许多企业又开始看好量子计算机并指出“现在是从事量子计算业务的最佳时机”。比如谷歌最近在量子芯片方面取得了长足突破——研究人员能够利用量子计算机在5分钟内解决某些问题。如果换成超级计算机，它可能需要“比宇宙年龄还长”的时间来解决问题。根据《独立报》于当地时间2月7日的报道，牛津大学的研究人员建造了一台能够进行量子隐形传态的可扩展量子超级计算机，这是量子计算领域的一个重要里程碑。研究人员表示，量子隐形传态技术可以为未来的“量子互联网”奠定基础，为通信、计算和传感提供超安全网络。此外，以美国和中国为首的各国政府和企业已承诺投入数十亿美元用于量子计算研究，以期实现这一未来技术。

不只谷歌和牛津大学，一些新兴企业对量子计算机领域的突破跃跃欲试。在当地时间11日《华尔街日报》举行的CIO网络峰会上，量子计算公司PsiQuantum 联合创始人皮特·沙德博尔特（Pete Shadbolt）透露，最早将在2027年推出实用量子计算机。这一言论震惊量子计算研究人员，毕竟在业界，大家默认和公认的时间表为“5年内创造出实用量子计算机”，沙德博尔特的承诺无疑将时间线提前3年。“我们将尽可能利用传统数据中心和传统超级计算机所使用的合同制造商、网络等来打造量子计算机，这为我们提供了一条更快的路径”。他还补充道：“我们的想法和重点是，大幅加快我们产业微观基础的创新速度。”

量子计算机真的有用吗？

即便有一些企业已经意识到量子计算机技术在药物研发、金融、能源、航空航天和半导体制造等领域的潜力，但还有人对量子计算机的未来表示“不太确定”“似乎需要很长时间发展成熟”。在CIO网络峰会上，当记者询问与会者“阻碍他们进一步探索量子技术的最大因素是什么”时，一半与会者表示，目前有像人工智能这样的事情需要关注；29%的与会者表示，他们不确定量子技术的商业价值有多少，担心投资“只会是竹篮打水一场空”。沙德博尔特表示他并不惊讶：“这（量子计算）永远是一种非常不透明、极端的技术，只有极少数技术精英才能使用，他们可以直接在机器上运行代码。”不过沙德博尔特也解答了与会者更为关心的一个问题：那些用于保护世界上最敏感数据的加密，量子计算机可以破解吗？“无须恐慌。后量子密码学的开发工作确实正在进行中，但它（开发）需要多长时间，以及它是否可靠，我们现在无法预测。但我认为，目前的加密系统可以免受大型量子计算机系统的影响。”

如果量子计算机问世了，它究竟能有多大的用途？《新科学人》指出，量子计算机的实际用途仍然有限，目前没有任何迹象表明它能够解决传统计算机无法解决的问题。要想解决复杂问题，量子计算机需要具备几个重要条件。首先，它的体积要足够大以便能运行复杂计算系统；其次，为了使计算有意义，它不能像人工智能一样经常犯错。然而同时满足这两个条件几乎是不可能的——在设备中添加更多量子位（量子计算机的基石）会导致量子系统经常犯错。为了避免这种情况，研究人员开始将物理量子比特分组为“逻辑量子比特”，以便在系统运行时能迅速捕捉和修复错误。2023年，谷歌量子AI团队通过研究证明“可以通过增加量子比特的数量来减少错误”。在实验中，谷歌用49个物理量子比特制作的逻辑量子比特超越了用17个量子比特制作的逻辑量子比特。皮查伊对此兴奋表示：“这项突破让我们离大规模量子计算机更近了一步。”

在建造“大规模量子计算机”上，总部位于加州的初创公司Atom Computing遥遥领先。它曾创造出拥有1180个量子比特的量子计算机，这些量子比特由极冷、不带电荷的镱原子组成。“我们取得了惊人的进展。我们已经从‘你能建立一个系统吗？’的问题转变为‘你能把它建得更好吗？’”Atom Computing的研究人员本·布卢姆（Ben Bloom）说道。

“光有数量可能还不够，要想打造实用、解决复杂问题的量子计算机不仅仅是打造更好的量子比特，而是需要与多家公司合作，开发最佳使用量子计算机的方法。”英伟达的工作人员尼古拉斯·哈里根（Nicholas Harrigan）说道。此外，当今的量子计算研究人员希望未来的工程师将他们的设备视为与传统超级计算机或人工智能并列的另一种重要计算资源，而不是仍然需要了解硬件细节的奇特机器。“只有这样，量子计算机才能成为解决问题、改变世界的重要工具。”布卢姆说道。

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