量子会比人工智能更强大吗？

以下内容综合自BBC NEWS

科技记者圈中流传着一句古老的格言，关于量子力学，你要么能精确解释，要么能让人理解，但不能两者兼得。

这源于量子力学，一个充满奇异且部分基于理论的物理学分支，其概念之难，令人望而却步。它探讨的是微小粒子的奇特行为，而这种反常的活动，正开启了一个全新的、具备科学超能力的潜力世界。

其令人费解的复杂性或许是导致量子技术曝光度不如当下科技界明星人工智能（AI）的一个关键因素。尽管包括微软和谷歌在内的科技巨头近期持续发布了重大量子技术公告，但这一现状仍未改变。

从广义上看，量子技术的应用多集中在传感器、计算机等硬件领域，而人工智能则以软件为核心，其运行仍需依托硬件载体。

研究机构福里斯特（Forrester）新兴技术副总裁兼首席分析师布莱恩・霍普金斯（Brian Hopkins）提醒，若将二者结合，未来或许能诞生出远超现有水平的、更强大的技术形态…… 但这一预测中，“或许”二字承担着关键作用。

“潜力确实存在，但目前尚无定论。”他表示。“初步实验已展现出应用前景，但所有结果都表明，要将量子效应有效应用于人工智能，我们仍需更强大的量子计算机，以及更具创新性的研究突破。”

价值与泡沫

从商业价值来看，二者均前景广阔。市场研究机构麦肯锡数据显示，到2025年，量子领域的市场规模有望达到970亿美元。

与此同时，人工智能的市场价值预计将突破万亿美元级别。但二者都面临着“过度炒作”与“泡沫破裂”的风险。

“我曾认为量子计算是被炒作得最厉害的技术，直到AI热潮出现。”霍普金斯先生调侃道。10月中旬，分析师警告称，部分核心量子概念股可能会暴跌62%，而关于人工智能泡沫的议论也日益高涨。

量子与人工智能还有一个共同的痛点，即误差问题。如今我们对生成式人工智能工具的“幻觉现象”已相当熟悉，而量子技术则受困于另一种误差。

这类误差的产生，源于量子粒子运行所需的量子态极具脆弱性。环境中最细微的变化，包括光线和噪音，都可能导致量子态紊乱。

维持如此精密的运行环境难度极大。本周，埃隆・马斯克（Elon Musk）在X平台上提出，量子计算的最佳运行地点可能是“月球永久阴影区的环形山”。

量子硬件的现实与愿景

量子计算机与传统计算机在外观上截然不同。目前尚无统一的设计蓝图，但现有量子计算机体型普遍庞大。它们多部署于实验室中，最主流的设计形态类似“水母结构”。其运行需要极低温环境和激光辅助，绝非家庭或便携场景所能适配的设备。

量子计算机还带有几分“奢华属性”。研究人员发现，使用合成钻石制造量子比特，即量子计算机的基本构建单元，可使量子计算机在更接近室温的环境下运行。

奢侈品珠宝商戴比尔斯（De Beers）旗下拥有一家名为第六元素（Element 6）的子公司。该公司声称，已于2020年推出全球首款通用量子级钻石，并与亚马逊云科技（AWS）合作，优化人造钻石性能，以适配未来的量子计算机网络。

目前，量子计算机仍处于发展初期。全球已知部署的量子计算机约有200台（中国尚未披露具体数量），但这并不妨碍量子领域专家对其潜力做出大胆预测。

“作为消费者，我们的几乎每一项生活场景都将感受到量子计算的影响。”Quantinuum公司首席执行官拉吉布・哈兹拉（Rajeeb Hazra）在接受BBC《科技生活》播客采访时表示。该公司近期估值已达100亿美元。“在我看来，从应用前景来看，量子计算领域即便不比人工智能更广阔，也至少与之相当。”

彼得・奈特爵士（Sir Peter Knight）是英国顶尖量子专家之一。他在BBC广播4台《科学人生》节目中对节目主持人吉姆・阿尔-哈利利博士（Dr Jim Al-Khaleli）表示：“即使是当前最强大的超级计算机，某些计算任务可能需要耗费宇宙年龄级别的时间才能完成，而量子计算机可能只需几秒钟就能搞定。”

核心应用：医疗、导航与能源优化

那么，一旦这些巨型设备成熟落地，究竟能实现哪些改变世界的功能？

与人工智能类似，量子领域也有大量研究聚焦于医疗健康领域的革新。

未来，量子计算机或许能轻松处理海量分子组合，从而加速新药研发进程，而这一过程目前依靠传统计算机往往需要耗费数年时间。

2024年12月，谷歌发布了一款名为Willow的新型量子芯片。该公司声称，这款芯片解决某一问题仅需5分钟，而当前全球最快的超级计算机完成同一任务则需要10的25次方年（即10000万亿亿年）。

哈兹拉表示，这一突破可能为个性化医疗铺平道路。届时，人们不再只能获得标准化处方，而是能得到根据自身身体状况定制的药物，从而实现最优治疗效果。

这一应用场景同样适用于更广泛的化学工艺领域，例如研发更高效的化肥生产方式，这可能为全球农民带来巨大助力。

量子传感器早已问世，它利用量子力学原理实现超高精度测量，目前已应用于原子钟领域。

2019年，诺丁汉大学的科学家将量子传感器集成到一款自行车头盔大小的原型设备中，开发出一套新型无创脑部扫描系统，用于诊断癫痫等疾病患儿。

“人类认知能力的基础在生命最初几十年就已奠定，但由于脑部扫描技术的限制，相关研究一直面临诸多阻碍。”研究人员瑞安・希尔（Ryan Hill）当时表示。

“一个核心难题是患者的移动问题，传统大型固定扫描仪要求患者保持完全静止。”

“这不仅无法准确捕捉大脑在自然环境下的运行状态，还极大限制了扫描对象范围，儿童群体是其中最大的挑战。”

去年，伦敦帝国理工学院的科学家在伦敦地铁网络中测试了一种GPS卫星导航的替代方案——“量子罗盘”。

GPS在地下无法工作，但量子罗盘可实现这一功能。其设计理念是，能够在全球任何地点，无论地面还是地下，更精准地追踪定位目标，而GPS信号则易受遮挡、干扰和天气影响。

“英国经济对GPS的依赖度高达每日10亿英镑，定位、导航与授时技术通常被视为国防刚需，但我们所有的金融交易都需要时间戳来验证身份。” 英国国家量子计算中心主任迈克尔・卡斯伯特博士（Dr Michael Cuthbert）表示。

“利用量子时钟、陀螺仪和磁力计，我们能够增强关键导航系统的抗干扰和抗欺骗能力。”

英国国家电网也在投入量子领域研究，探索其在“负荷削减”方面的应用，即如何在用电需求实时波动的情况下，最大化利用各类能源来源的数千台发电机出力，从而避免停电事故。

空客（Airbus）则与英国量子公司IonQ合作，测试基于量子算法的飞机货物装载优化方案。若飞机重心仅发生微小偏移，就可能导致数千公斤的额外燃油消耗。

Q-day威胁：数据加密的终结倒计时

前景虽值得期待，但我们也必须关注其带来的安全隐患。

目前业界普遍认为，现有加密技术，无论是个人数据存储还是官方机密保护所采用的方式，未来终将被量子技术破解。量子计算机能够以创纪录的速度遍历所有可能的加密组合，最终实现数据解密。

据悉，各国已在相互窃取加密数据，为未来解密分析做准备。

“这被称为‘现在窃取，日后解密’策略。”萨里大学网络安全专家艾伦・伍德沃德教授（Prof Alan Woodward）表示。“破解现有公钥加密技术的理论，只需一台真正具备运行能力的量子计算机即可实现。”他补充道。“鉴于威胁的严重性，目前普遍认为，各方需立即部署抗量子加密技术。”

具备这种破解能力的量子计算机问世的那一刻，被称为“量子算力突破日（Q-day）”。关于其到来时间，业界预测不一，但福里斯特公司的布莱恩・霍普金斯表示，这一天可能并不遥远，大约在2030年左右。

苹果（Apple）和加密通信平台Signal等公司已推出其认为符合后量子加密标准的密钥，但这些技术无法追溯应用于已采用传统方式加密的现有数据。

而这已经构成了现实风险。10月，英国情报、安全和网络机构政府通信总部前加密设计负责人丹尼尔・萧（Daniel Shiu）向《星期日泰晤士报》透露，“有充分理由相信，几乎所有英国公民的个人数据都已在中方发起的国家支持型网络攻击中遭到泄露”，这些数据正被储存起来，等待未来可被解密分析的那一天。

总之，量子科技正处于从理论到工程实践的关键转型期，虽然面临量子退相干误差等严峻挑战，且硬件形态庞大，但其在药物发现、精准医疗、先进传感和安全导航等领域的潜力是革命性的。与人工智能的融合，预示着一个超级计算能力的未来，同时也敲响了加密数据安全的警钟，要求我们立即部署抗量子加密技术。

https://www.bbc.co.uk/news/articles/c04gvx7egw5o