量子计算最大问题，依然没有答案

（图源：量子号）

量子计算诞生数十年来，人们始终相信，它终将改变计算世界。

从“量子优越性”到“实用量子计算”，每一次重大宣布都会引发全球关注，也伴随着激烈争议。

据The Verge 2026年7月1日一篇深度报道，目前各国政府和科技巨头再次加速押注，但一个最基本的问题，依然没有答案……

本文6200多字，目录如下：

第一章 | 量子计算的现实图景

1. 巨头与国家押注量子赛道

2. 量子计算 VS 经典计算

3. 各种“量子比特路线”之争

第二章 | 理想很大，现实很远

4. 最可能的用途：分子模拟

5. “后量子密码学”悖论

6. 量子计算机仍远未“成型”

第三章 | 持续十多年的“量子热”

7. 投资热潮仍在持续

8. 最著名也最具争议的突破

9. 谷歌再称实现“量子优越性”

第四章 | 真正的突破在幕后

10. 重要进展集中在两个方向

11. 量子比特正在变得更稳定

12. 近两年最大进展：量子纠错

13. 用最少量子比特实现纠错

第五章 | 微软“马约拉纳粒子”之争

14. 关于“马约拉纳粒子”

15. “最基本的东西都没实现”

16. “证据不足以支撑其结论”

17. “这还不能称为一种技术”

第六章 | 量子计算真正用途是什么？

18. 各公司仍在继续扩大规模

19. 科学家给出了不同时间表

20. 仍然没有答案

The Verge报道截图

第一章

量子计算的现实图景

直到今天，科学界仍然没有看到任何一台量子计算机能够明确完成一个具有实际用途的任务。

现有设备规模仍然太小，错误率过高，无法解决任何具有商业价值的问题。

但这并没有阻止围绕量子计算的竞争与承诺持续升温。

1.

巨头与国家押注量子赛道

美国总统的科学顾问在6月22日表示，唐纳德·特朗普希望在2028年前拥有一台“足以支持科学发现的量子计算机”，并通过新的行政命令推动美国量子计算产业发展，以在与对手国家的竞争中加速进展。

与此同时，企业也在不断强化这一叙事。

微软在6月宣布了一款名为“马约拉纳二号”（Majorana 2）的新量子计算芯片，声称该芯片代表了硬件层面的重大进展，并将其实现“可扩展、实用量子计算机”的时间表推进至2029年。

但这一声明迅速遭到独立研究人员的批评。

圣安德鲁斯大学物理学家、长期批评微软量子路线的亨利·莱格（Henry Legg）直言：

“这完全是胡说八道。”

莱格刚刚于6月24日在《自然》（Nature）发表论文，批评微软一年前的量子计算主张（论文审稿周期较长），并指出其研究论文与对外新闻稿之间存在明显不一致。《自然》也刊登了微软方面的回应。

随着争论持续发酵，量子计算的发展轨迹呈现出一种混乱状态：企业高调宣布突破，学术界随即反驳，随后又出现新的争议，而美国总统则设定越来越激进的目标。

研究人员确实在推进量子计算，但进展大多是渐进式的、复杂且难以被公众直观理解的。

与此同时，这一领域的成本极其高昂。

过去十年间，谷歌、IBM、亚马逊、微软，以及大量国家政府和初创公司已向量子计算投入数十亿美元。

支持者认为，这项技术将推动医学发现，并在材料科学与机器学习领域带来突破。

与此同时，许多国家安全专家则将其视为美国与对手国家之间“新冷战式科技竞争”的关键领域。

2.

量子计算 VS 经典计算

量子计算的核心承诺在于：它能够执行一种与经典计算机完全不同的数学类型。

经典计算机使用“比特（bit）”，而量子计算机使用“量子比特（qubit）”。

量子比特以“概率”而非0和1来表示信息。

可以将量子比特理解为一枚在空中旋转的硬币：在落地之前，它既不是正面，也不是反面，而是两种状态的概率叠加。

分子结构或光合作用等自然过程本质上具有概率性，因此在理论上更适合由量子计算机模拟，而非经典计算机。

但反过来，量子计算机并不擅长处理电子邮件、文字处理等传统计算任务。

3.

各种“量子比特路线”之争

不同公司采用不同材料制造量子比特。

多位物理学家表示，目前领先的方案包括：

• 中性原子量子比特

• 离子量子比特

• 超导电路量子比特

具体来看：

• 谷歌与IBM使用基于超导电路的量子比特

• 与霍尼韦尔相关的Quantinuum使用单个钡离子构建量子比特

• 波士顿初创公司QuEra使用单个铷原子构建量子比特

• 微软则提出基于“马约拉纳粒子（Majorana particle）”的量子比特方案，其结构是通过连接超导体的细纳米线实现

然而，这一方案本身仍存在巨大争议。

一些专家甚至质疑：微软所宣称的“马约拉纳粒子”是否真的存在。

正如一位研究者所说：

“这整个马约拉纳技术，还不是一种技术。”

在这些不同路线中，各家公司实际上是在“什么都试一遍”，试图找到既精确又可扩展的量子硬件路径。

第二章

理想很大，现实很远

4.

最可能的用途：分子模拟

理论研究认为，量子计算机可能在某些任务上远超超级计算机。

其中最被广泛引用的方向是：分子模拟。

如果能够精确模拟分子行为，可能帮助开发：

• 新型电池材料

• 新药物

• 新型化学结构

但这一切仍停留在理论层面。

5.

“后量子密码学”悖论

量子计算的另一个著名应用设想是网络安全。

1994年，计算机科学家彼得·肖尔提出了著名的“肖尔算法”，表明量子计算机可以高效分解大整数，从而破解广泛使用的RSA加密体系。

RSA加密被广泛用于银行系统与电子邮件通信。

这一潜在能力促使密码学界发展“后量子密码学”，以构建即使面对量子计算机也安全的加密体系。

不过，这一转向也带来一个悖论：

这些新的加密系统本身并不依赖量子计算机即可设计完成，因此“量子计算推动密码学进步”的逻辑并不完全成立。

美国政府也在推进相关迁移计划。6月22日，特朗普签署行政命令，要求政府系统在2030或2031年前迁移至后量子密码体系。

6.

量子计算机仍远未“成型”

当前的量子计算机（例如谷歌的Willow芯片）仍然只是非常早期的硬件原型：

• 无法破解RSA

• 无法进行药物级分子模拟

• 只能执行极其有限的实验性任务

未来设想中的量子计算机将不会是个人设备，而更可能是：

• 由多个芯片组成的数据中心

• 或嵌入超级计算机的专用加速单元

• 通过云端访问的专业计算资源

波士顿大学物理学家德里斯·塞尔斯（Dries Sels）指出：

“它是一种具有非常特定用途的计算机。”

但问题在于：这个“用途”到底是什么，目前仍不清楚。

第三章

持续十多年的“量子热”

7.

投资热潮仍在持续

今年6月，IBM宣布，未来五年将向量子计算投资超过100亿美元（约合人民币679亿元）。

和微软一样，IBM也计划在2029年前建成更大规模的量子计算机。

企业投资的背后，还有公共资金的大规模注入。

今年5月，特朗普政府宣布，将向9家量子计算公司提供总计20亿美元（约合人民币136亿元）资金支持，其中IBM将获得10亿美元（约合人民币68亿元）。

事实上，这种循环已经在量子计算的发展历史上反复出现：

企业宣布重大突破；独立研究人员质疑宣传过度；投资者却继续向这一行业投入资金。

8.

最著名也最具争议的突破

2019年，谷歌宣布，其量子计算机完成了一项速度超过当时最强超级计算机的计算任务，这一成果后来被称为“量子优越性”。

当时，公司甚至使用了“量子霸权”这一说法来形容这一成果。

但今天，学术界普遍认为，那项实验只是生成随机数，并没有任何实际应用价值。

即便如此，根据麦肯锡的统计，仅2020年的量子计算投资，就占到了此前整个行业累计投资总额的三分之一。

9.

谷歌再称实现“量子优越性”

去年10月，谷歌再次宣布实现了一项新的“量子优越性”实验。

研究人员利用量子计算机模拟了由15个和28个原子组成的分子，在特定条件下研究其磁性行为。

谷歌在新闻稿中表示：

“这一实验证明，量子计算机能够在真实硬件上成功运行可验证算法，并超越最快的经典超级计算机。”

然而，这项成果再次引发争议。

波士顿大学物理学家德里斯·塞尔斯认为，这项实验确实体现了谷歌对量子计算机的高精度控制能力，但实验本身经过了专门设计，其目的就是为了展示“量子优越性”，而不是解决真正有价值的问题。

他说：

“它并没有模拟任何真正有趣的东西。”

“如果他们模拟的是经典计算方法多年都解决不了的问题，那才更有意义。”

塞尔斯还质疑，谷歌是否真的击败了所有经典计算机。

虽然目前他所知道的还没有人利用超级计算机去重新验证谷歌的实验，但他认为，这在技术上完全可行，因为他过去就曾推翻过类似的“量子优越性”声明。

不过，他也认为，这件事本身并不值得投入大量精力。

他说：

“这些问题设计得太刻意了，我们其实并不想花时间去做。”

过去，他曾觉得自己有责任去验证这些声明，以制衡行业宣传，但如今，这类工作已经无法激发他的科研兴趣。

他甚至调侃道：

“除非有人愿意给我几十亿美元，否则我不会去做。”

面对塞尔斯的批评，谷歌依然坚持自己的观点。

谷歌发言人杰森·弗赖登费尔兹（Jason Freidenfelds）表示：

“谷歌2025年发表于《自然》的成果，是首次在真实硬件上实现可验证量子优越性的演示。”

他表示，公司从未宣称该成果具有立刻可用的实际应用，而是认为它对于核磁共振研究具有意义，同时也是迈向实用量子计算快速进展的重要标志。

第四章

真正的突破在幕后

10.

重要进展集中在两个方向

围绕各种争议的舆论，很容易掩盖量子计算真正取得的技术进步。

长期以来，这一领域最大的技术瓶颈一直是量子比特本身。

量子比特无法完美执行计算操作，而且随着算法越来越长，误差会不断累积。

这也是量子计算最核心的问题：

任何真正有价值的应用，都需要执行很长的算法；而算法越长，量子计算机累积的错误就越多。

因此，过去几年真正的重要突破，主要集中在两个方向：

• 提高量子比特自身稳定性；

• 提高量子纠错能力。

11.

量子比特正在变得更稳定

研究人员首先提升了量子比特保存信息的时间。

保存信息时间越长，就意味着可以执行更多计算步骤，从而运行更复杂的算法。

去年11月，普林斯顿大学物理学家安德鲁·豪克（Andrew Houck）及其团队报告称，他们制造出一种新的超导量子比特，其信息保持时间达到此前世界纪录的三倍。

他们的关键改进来自芯片制造工艺。

研究团队使用了纯度更高的材料制作量子比特所依附的多层基底，并更加严格控制芯片沉积过程和制造温度。

豪克表示：

“所有这些改进，其实都是非常细微的调整。”

12.

近两年最大进展：量子纠错

除了硬件本身之外，过去两年最大的进展来自量子纠错。

塞尔斯表示：

“过去几年量子纠错取得的进展，是整个领域最令人兴奋的发展。”

与此同时，研究人员也发展出能够在量子计算运行过程中持续修正错误的方法。

其核心思想是：

过去，一个量子比特保存一份信息；如今，则使用多个量子比特共同编码同一份信息。

研究人员把这种经过纠错后的信息单元称为“逻辑量子比特”，而组成它们的单个量子比特则称为“物理量子比特”。

13.

用最少量子比特实现纠错

目前，各家公司正竞相降低一个逻辑量子比特所需的物理量子比特数量。

因为所需数量越少，就越容易扩大整台量子计算机的规模。

目前公开披露的进展包括：

• 2024年，谷歌使用105个物理量子比特构建出一个逻辑量子比特。

• 2025年，IBM宣布只需12个物理量子比特即可实现一个逻辑量子比特。

• 同年，亚马逊宣布将这一数字降低至9个。

• 当年年底，Quantinuum进一步宣布，仅需2个物理量子比特即可形成一个逻辑量子比特。

正是在这一背景下，微软有关马约拉纳路线的争议变得尤为关键。

第五章

微软“马约拉纳粒子”之争

14.

关于“马约拉纳粒子”

微软此次备受争议的发布，也把量子纠错推到了讨论的中心。

微软声称，他们制造出了一种由电子形成的特殊对象——马约拉纳粒子。

这种粒子早在理论上就被预言存在。

按照微软的方案，它应当出现在一种极细的纳米导线中。这根导线由半导体砷化铟制成，并与超导体连接。

理论认为，在特定实验条件下，这根比头发丝还细得多的导线中的电子，会形成一种集体“舞蹈”，开始共同表现得像一种新的粒子——马约拉纳粒子。

研究人员进一步推测，这种粒子构成的量子比特，发生错误的概率将低于其他类型的物理量子比特，因此更容易实现大规模扩展。

然而，这一切的前提是：马约拉纳粒子真的被制造出来了。

而这一点，正是争议的焦点。

15.

“最基本的东西都没实现”

亨利·莱格认为，微软根本没有成功制造出马约拉纳粒子，而这恰恰是其整个量子计算路线最基础的组成部分。

他表示，微软采用的方法存在“根本性问题”，这些问题其实在去年发布的马约拉纳一号（Majorana 1）芯片上就已经存在。

谈到微软近年来不断宣传“几年，而不是几十年”就能实现实用量子计算时，莱格讽刺道：

“我觉得更接近‘几个世纪，而不是几十年’。”

面对批评，微软毫不退让。

微软量子计算负责人切坦·纳亚克（Chetan Nayak）在接受采访时表示：

“我们百分之百相信自己的结果，也坚持我们的技术路线图。”

随后，他又通过电子邮件进一步回应称：

微软发表的论文已经证明，他们能够创造并控制马约拉纳粒子。

他还表示，莱格并没有提出一种能够解释微软全部实验数据的替代模型。

16.

“证据不足以支撑其结论”

不过，在莱格看来，微软提供的证据并不足以支撑其结论。

他说，微软认为能够证明马约拉纳粒子存在的实验信号，也完全可能来自另一种现象——量子点（quantum dot）。

量子点同样由电子形成，但对微软所追求的量子计算方案并没有帮助。

此外，微软目前公布的数据仅来自一台实验设备。

莱格希望看到的是，在多块不同芯片上重复获得同样结果。

为了说明这一点，他用了一个颇具讽刺意味的比喻：

“如果你不停地在烤面包片上寻找耶稣，总有一天你会找到。”

“但找到那一片面包，并不意味着你真的经历了某种神迹。”

纳亚克随后再次回应称：

“虽然我们感谢这种宗教般的热情，但过去几年，我们的数据始终持续支持我们的技术路线图。”

他表示，微软期待推出全球第一台量子计算机，并与全世界分享这一成果。

17.

“这还不能称为一种技术”

微软之所以遭遇如此强烈的质疑，还与此前的一段历史有关。

2021年，《自然》撤回了一篇由微软相关研究人员发表的论文。

那篇论文曾宣称获得了制造马约拉纳粒子的强有力实验依据。

这一事件至今仍影响着学术界对微软相关工作的信任。

滑铁卢大学研究人员拉吉布尔·伊斯兰（Rajibul Islam）表示：

“整个马约拉纳技术，现在还不能称为一种技术。”

对此，纳亚克回应称：

“我们已经在利用这些系统进行计算，并期待未来充分发挥它们的优势，构建真正的量子计算机。”

第六章

量子计算真正用途是什么？

18.

各公司仍在继续扩大规模

对于那些学术界一致认可存在的量子比特技术，各家公司目前都在继续推进更大规模的系统。

IBM计划在2029年前建成一台数据中心规模的量子计算机，其中包含200个逻辑量子比特，也就是经过量子纠错的量子比特。

Quantinuum则提出，到2030年前建成拥有数百个逻辑量子比特的量子计算机。

这些目标相比今天的设备，无疑都将实现大幅提升。

但问题仍然存在：

它们究竟能够完成什么真正有价值的任务？

塞尔斯坦言，即使现在有人送给他一台拥有几百个纠错逻辑量子比特的量子计算机，他也未必知道应该拿它来做什么。

他说：

“我一直半开玩笑地说，如果现在有人给我一台拥有几百个（纠错）量子比特的计算机，我也不确定我们到底会用它来做什么。”

19.

科学家给出了不同时间表

即使是对量子计算持乐观态度的研究人员，对于它何时真正产生实际价值，也有着完全不同的预测。

伦敦国王学院研究人员埃莉诺·克兰（Eleanor Crane）最近获得了使用谷歌量子计算机的机会。

她计划利用这台设备模拟一个简单模型，研究光子与电子之间的相互作用。

这一过程广泛存在于太阳能电池和光合作用中。

她表示：

“如果我们能够理解这一过程，不仅能够理解自然界正在发生什么，也能够知道如何制造更好的太阳能电池。”

克兰认为，到2028年，研究人员就能够利用量子计算机完成真正具有科学价值的模拟。

而普林斯顿大学的豪克则认为，这更可能发生在2035年之前。

在破解RSA加密方面，两人的预测也并不一致。

克兰认为，量子计算机可能在2030年前具备这一能力。

伊斯兰则认为，至少还需要十年时间。

20.

仍然没有答案

莱格则更加悲观。

他认为，人们低估了量子计算规模化过程中面临的根本困难。

他说：

“没有任何证据表明，目前任何一种技术路线能够在未来十年，甚至未来二十年左右，扩展到真正能够完成有用量子计算所需要的规模。”

尽管研究人员已经朝着实用量子计算迈出了不少重要一步，但一个最根本的问题至今仍没有明确答案：

量子计算机真正应该用来做什么？

正如伊斯兰最后所说：

“这仍然是一项非常早期的技术。”

“如果你问我，量子计算机究竟有什么用，我不知道有什么应用是可以百分之百确定会成功的。”

参考资料：

"What is a quantum computer good for? Absolutely nothing — yet" by Sophia Chen, The Verge, Published Jul 1, 2026, 12:00 AM GMT+8

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