量子計算機商用化還有多遠？

「目前，幾乎全部的量子計算公司都還不能在主營的量子計算業務上贏利，量子計算機距離商用化還有一段路要走。」

　　3月28日，在由中國計算機學會青年計算機科技論壇（CCF YOCSEF）主辦的技術論壇上，由中國科學院量子信息重點實驗室孵化的合肥本源量子計算科技有限責任公司副總裁張輝如是說。

　　2019年，量子計算經歷了高光的一年：IBM公佈全球首款20個比特的商用量子計算原型機，並向全球出售；谷歌的量子計算機僅用53位專用的量子芯片就解決了一個數學問題，宣告在全球首次實現「量子霸權」；微軟、阿里巴巴等IT企業成立的量子計算實驗室也成果迭出……

　　3月4日，探索量子計算十餘年的霍尼韋爾公司表示，將來10年計劃每一年將量子計算機的性能提升10倍。

　　這意味着到2025年，其量子計算機的速度將提升10萬倍。這一數字遠高於谷歌此前設立的100萬個量子比特的「小」目標。

　　咱們距離量子計算機的商業化應用還有多遠呢？

　　未知的「山洞」

　　近幾年，幾乎每隔一段時間全球就有一個量子計算領域的「重大進展」。

　　做爲中國科學院院士郭光燦的學生，張輝回憶，郭光燦曾在教學過程當中把量子計算比做一個山洞，人們並不知道這個山洞裏到底是寶藏仍是猛獸，但中國的科研人員必定要有勇氣衝進去，看看它到底長什麼樣，能不能作出來。

　　正是這種對未知的嚮往引起了量子計算機研製的熱潮。

　　在人工智能、智慧交通、金融、生物醫藥、航空航天等領域，量子計算機都展示出巨大的應用空間。

　　「儘管不少應用還處於研究階段，但量子計算機的兩大優點已經顯現。」

　　張輝介紹，一是量子計算機對海量數據並行運算能力的指數級提高，能夠顯著提高數據搜索、處理、分析的能力；二是量子計算機能夠編譯在電子、原子等微觀粒子上，它能夠天然地模擬天然界原子、分子演進的過程，能夠用來研究新材料、發現新葯物。

　　張輝認爲，量子計算機的主要應用方向是替代如今的超級計算機。

　　「目前我的必須使用量子計算機來解決的需求不多，咱們常常開玩笑說，誰也不會用量子計算機去打遊戲。由於經典計算機的體驗感已經足夠好，量子計算機用不着來作這樣的工做。」張輝說。

　　在他看來，能在短時間內實現應用的是利用量子計算機解決城市交通擁堵問題，讓量子計算機優化複雜的交通情況。

　　「十幾年前，包括郭光燦院士在內的不少專家認爲，研發量子計算機至少須要50年時間，現在再問及該問題，郭光燦院士說量子計算機的發展比他想象得快太多。原來處於理論和想象狀態的內容，今天不少都已經實現。」張輝說。

　　底層物理載體之困

　　
不少人擔憂量子計算機的出現，會威脅當前的密碼體系，咱們的密碼可能由於量子計算機的超強計算能力而不安全了。

　　其實就目前幾十個比特量子芯片的水準，破解密碼很是困難。

　　「若是按目前已知的量子算法來看，真正產生實際應用價值可能須要100萬個比特的規模。」騰訊量子實驗室高級研究員鄭亞銳說。

　　總體看，量子計算機的理論體系已基本完備，但最底層的物理載體尚未達成一致標準。

　　張輝打了個比方，量子計算機還處在很是早期的階段，和經典計算機類比，今天的量子計算機處在當年經典計算機的電子管時代。

　　量子計算機和經典電子計算機很是類似，量子計算機也有芯片、CPU，相似經典計算機的主板系統、軟件，以及能夠開發出各類各樣量子應用的語言、算法。

　　曾有第三方機構對量子計算機商用做出預測，第一階段是量子計算原型機的開發以及實現「量子霸權」；第二階段是設計專用級量子計算機芯片，解決特定行業的特定問題，幫助實現特定領域的商業應用；第三階段是研製真正的通用量子計算機。

　　「谷歌的量子計算機已經展現出人類控制複雜量子計算的水平，就是說人類已經可以製造出較好的量子芯片，並且能夠很是靈活地控制它，看到它的價值。」鄭亞銳說。

　　但不能否認的是，尚未找到一個很是完美的物理體系開發量子計算機，由於目前在研的量子芯片物理體系大部分都沒有達到科學家們公認的量子計算的5項指標，包括量子比特的初始化能力、擴展能力、可控能力、穩定能力和被測量能力。

　　業內專家廣泛認爲當前首要任務是尋找合適的材料來實現量子計算。

　　張輝表示，包括超導、半導體固態器件、離子阱等多種技術路線都展示出各自的優劣，但如今尚未定論說哪一個最好。

　　也就是說，沒有任何一條技術路線能解決全部現實問題。

　　並且，量子計算機研製的門檻很是高，通常的創業公司或團隊很難進入。該領域的人才也很是缺少。

　　重重困難待突破www.tsbstz.com

　　
到底怎樣纔算實現了量子計算機的實用化？其標準是什麼？國防科技創新研究院研究員強曉剛認爲，最起碼應該針對某一類問題，或某一類應用展現出超越經典計算機，甚至超級計算機的性能。

　　2018年，谷歌宣稱要在10年內實現100萬個量子比特，實現量子計算機的商業應用。

　　鄭亞銳認爲這一說法稍顯激進。www.tsbstz.com

　　「目前，針對各家發佈的芯片衆說紛紜，大衆更關注比特數目。實際上，影響量子芯片性能的不僅是比特數目這一指標，還包括保真度、退相干時間等。不過，谷歌的投資很是大，因此不排除在10年內實現量子計算機商業應用的可能。」鄭亞銳說。