芯耀
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作者 | 方文三
量子應用的發(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)，卻已在各個領域播下了希望的種子。
從量子計算的強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，量子技術正以其獨特的魅力和無限的潛力，改寫著人類科技發(fā)展的進程。
量子應用落地時間，各方觀點兩極分化
1月9日，NVIDIA的黃仁勛]在CES技術大會的分析師日問答環(huán)節(jié)中表示：[如果有人預測15年后會出現(xiàn)‘非常有用’的量子計算機，可能還為時過早。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算專家，但據(jù)我理解，它距離成為一個真正實用的范式還有相當長的路要走。]
幾天后，英偉達在其博客中宣布，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算在未來數(shù)十年內可能為產(chǎn)業(yè)帶來的變革，并描繪出通往可實用化量子計算應用的清晰路徑。]
比爾·蓋茨對谷歌的這一預測表示支持，他在播客中表示：[他（英偉達的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛）可能錯了。在未來三到五年內，這些技術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于量子計算的觀點提出了異議，認為其觀點存在重大偏差。
巴拉茲指出，包括萬事達卡和日本移動運營商NTT Docomo在內的多家公司已經(jīng)在生產(chǎn)中應用D-Wave的量子計算機。
[這并非是三十年后、二十年后、亦非十五年后的未來，而是當下正在發(fā)生的事情。]
近日，谷歌量子人工智能部門（Google Quantum AI）的創(chuàng)始人兼負責人Hartmut Neven]表示：[我們抱持樂觀態(tài)度，相信在五年內，我們將目睹量子計算機獨有的實際應用的實現(xiàn)。]
此番言論對英偉達所提出的[預計需等待20年]的觀點提出了挑戰(zhàn)。這些應用可能包括能源、材料科學以及新藥研發(fā)等多個領域。
例如，量子計算有望用于探索可替代新能源、為電動汽車開發(fā)更先進的電池技術以及發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥物靶點。
這些應用的實現(xiàn)將促進相關產(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[五年預測]是在人們對這一技術突破發(fā)生時間存在較大不確定性的情況下提出的。
同時，以谷歌為第一作者的研究團隊在《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)實世界應用涵蓋了能源、材料科學以及新藥研發(fā)等多個領域，例如探索新能源替代品、為電動汽車研發(fā)更先進的電池技術，以及發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的藥物靶點等。
量子技術的全面普及可能尚需時日
初始階段為實驗室階段，旨在實現(xiàn)量子計算的優(yōu)越性。
隨后是第二階段，該階段致力于在特定領域內發(fā)掘量子計算機的實用價值。
最終階段則為開發(fā)可編程的通用量子計算機。
在多場景下應用的可編程量子計算機，其量子比特的操控精度、集成規(guī)模以及容錯能力預計將顯著提升。
目前，發(fā)展最為迅速的超導量子計算機正處于第二階段，并已在金融、材料科學、藥物設計等多個領域展現(xiàn)出廣泛的應用潛力。
超導量子計算機[本源悟空]已在特定領域推出多款量子計算應用，包括金融領域的投資組合優(yōu)化應用、生物醫(yī)藥領域的分子對接應用等。
關于量子技術應用的爆發(fā)時機，存在兩個主要影響因素。首先，技術的成熟度是量子技術應用爆發(fā)的前提條件。
盡管量子計算和量子通信等領域已取得顯著進步，但要實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應用，仍需在量子比特穩(wěn)定性、量子糾錯、量子算法優(yōu)化等方面取得進一步突破。
只有當這些技術難題得到妥善解決，量子技術應用才能真正成熟，并發(fā)揮其巨大潛力。
其次，市場需求是推動量子技術應用爆發(fā)的關鍵因素。
隨著科技的不斷進步，越來越多的領域開始關注并嘗試應用量子技術，例如金融、醫(yī)療、物流等行業(yè)，它們期望通過量子技術提高數(shù)據(jù)處理效率、降低運營成本、提升服務質量。
然而，目前量子技術應用的市場需求尚未完全釋放，需要進一步的市場教育和引導。
只有當越來越多的企業(yè)和個人認識到量子技術的價值，并愿意為之付費時，量子技術應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、機器學習等特定領域，利用量子技術指導材料設計、藥物開發(fā)等工作已開始并取得進展。
至于構建可編程的通用量子計算機這一目標，黃仁勛與扎克伯格的預測或許更為接近現(xiàn)實。
量子技術發(fā)展呈現(xiàn)多元化，差異性顯著
量子技術發(fā)展的下一個關鍵里程碑在于構建專用量子模擬器，并最終達成通用量子計算機的實現(xiàn)。
當前，量子計算正處于一個至關重要的轉折點。從宏觀層面觀察，量子計算產(chǎn)業(yè)的投資正在急劇增加；
量子計算技術的應用趨勢日益強勁；量子計算生態(tài)系統(tǒng)的構建也在加速推進。
從微觀角度審視，量子計算技術正沿著多條路徑并行發(fā)展，但這些路徑的匯聚點尚不明確；
量子糾錯技術在應用層面的推進力度不足，需要持續(xù)的研究與突破；量子計算軟件的發(fā)展呈現(xiàn)多元化，差異性顯著。
盡管量子技術在全球范圍內呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，但多數(shù)學者仍認為，我們正處于量子計算發(fā)展的初期階段，眾多物理障礙尚待克服。
中國科學院院士郭光燦在去年的一次采訪中指出，量子計算時代將使諸多領域的難題由[無法解決]轉變?yōu)閇可解決]。
量子計算機的核心優(yōu)勢并非在于取代傳統(tǒng)電子計算機，而在于與之兼容，使得原本難以攻克的技術難題和效率問題得以迎刃而解。
中國科學技術大學的一位量子計算專家在接受第一財經(jīng)記者采訪時提出，量子計算機在未來五年內實現(xiàn)某些特定應用是有可能的，但要在五年內實現(xiàn)大規(guī)模應用則幾乎不可能。
他所指的[特定應用]包括量子計算機在多粒子模擬等科學模型模擬方面的應用。
據(jù)他介紹，目前的量子計算機尚無法實現(xiàn)新藥靶點的發(fā)現(xiàn)等功能。
目前，量子計算機僅在隨機線路采樣和玻色子采樣問題上超越了傳統(tǒng)計算機，即實現(xiàn)了所謂的量子優(yōu)勢（或稱量子霸權），而在其他實際問題上，尚未顯示出比傳統(tǒng)計算機更明顯的優(yōu)勢。
該專家認為，量子計算在應用領域取得突破，關鍵在于兩個方面：
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到理想狀態(tài)時，提出高效的算法以解決實際問題。
結尾：
構建少量量子比特進行經(jīng)典量子模擬相對容易，但關鍵挑戰(zhàn)在于獲取高質量的量子比特信息。全球量子計算領域已見證若干關鍵性技術突破。
鑒于量子計算的巨大潛力，全球眾多量子計算公司紛紛投入量子計算機的研發(fā)工作。
同時，各國亦在該領域展開激烈的競爭，其激烈程度堪比太空競賽。
盡管目前量子應用還面臨著技術瓶頸、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用爆發(fā)的時間也持有不同的觀點，但這都無法阻擋量子技術前進的步伐。
在這個充滿變革的時代，讓我們保持對量子技術的關注和期待，積極參與到量子時代的發(fā)展浪潮中。
部分資料參考：光子盒：《谷歌量子負責人：商業(yè)量子計算應用將在五年內實現(xiàn)》，半導體產(chǎn)業(yè)縱橫：《量子芯片，暴漲還是坍塌？》，光子盒：《QuEra預測2025年全球量子應用預算預計增長近20%，持續(xù)看好量子計算應用前景》，第一財經(jīng)：《[還要等20年]！黃仁勛潑冷水》
