量子計(jì)算現(xiàn)狀：當(dāng)前所處的位置和未來發(fā)展走向

極客網(wǎng)·極客觀察6月9日 量子計(jì)算用例蘊(yùn)藏的巨大潛力讓許多行業(yè)人士感到興奮，然而就像5G一樣，這一期望可能會(huì)受挫，因?yàn)檫@些用例缺乏規(guī)?；占暗臈l件和標(biāo)準(zhǔn)。 

即便如此，許多公司正在采取大膽而有趣的措施和方法，正在一步一個(gè)腳印地實(shí)現(xiàn)通用的糾錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想。

量子計(jì)算會(huì)帶來什么好處? 

沒有什么能像量子計(jì)算最令人興奮的用例那樣激發(fā)人們的想象力。這就是IDC預(yù)測(cè)未來幾年量子投資將增長20倍（從2020年的4.12億美元增長到2027年的86億美元）的原因。 

量子計(jì)算的目標(biāo)是使目前不可能完成的復(fù)雜計(jì)算任務(wù)成為可能。

以航空旅行和物流為例，當(dāng)飛機(jī)從A點(diǎn)飛到B點(diǎn)時(shí)，有數(shù)百萬條可能的路線。通過傳統(tǒng)計(jì)算可以精簡(jiǎn)很多條路線，但這也可能意味著減少最優(yōu)的路線。如果無法用傳統(tǒng)計(jì)算來計(jì)算大型數(shù)據(jù)集，難以找到實(shí)用的捷徑，這可能會(huì)有一種挫敗感。但是采用量子計(jì)算，將會(huì)有所突破。

精準(zhǔn)醫(yī)療是量子計(jì)算將徹底顛覆的一個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。它有可能顛覆人們對(duì)臨床決策速度和有效性的期望，并將提高患者護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)。量子計(jì)算將提高疾病診斷、治療甚至預(yù)防的速度。展望未來，這可以改善數(shù)十億人的健康和生活，將顯著減少一些最致命疾病的痛苦和死亡率。這種技術(shù)進(jìn)步的價(jià)值將用生命來衡量，而不僅僅是金錢。 

是什么阻礙了量子計(jì)算的發(fā)展進(jìn)程？

實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用將依賴于量子比特，這是量子計(jì)算技術(shù)的核心組件。人們需要為實(shí)際應(yīng)用開發(fā)足夠高質(zhì)量的量子比特才能解決面臨的挑戰(zhàn)。

目前，量子比特通常是不可靠的，而且非常容易出錯(cuò)。因此，許多量子計(jì)算并不穩(wěn)定，需要嚴(yán)格的校準(zhǔn)和特殊的軟件才能達(dá)到一定程度的精度。一些量子公司正專注于提高質(zhì)量來解決這個(gè)問題，使量子計(jì)算應(yīng)用能夠使用更少的量子比特。 

人們需要專注于如何以合適的性能提供足夠的量子比特來完成某些任務(wù)。特定應(yīng)用的量子計(jì)算機(jī)是為解決特定任務(wù)而設(shè)計(jì)和制造的。 

構(gòu)建通用的、糾錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想當(dāng)然很具吸引力，但為了更快取得進(jìn)展，必須使長期目標(biāo)與當(dāng)前的能力保持一致，一步一個(gè)腳印地前進(jìn)，并需要更多的耐心。 

為了將硬件制造商和軟件開發(fā)商結(jié)合起來，需要采用操作系統(tǒng)層面上的“中間件”，允許雙方相互交流。協(xié)作和開放的文化促進(jìn)量子計(jì)算發(fā)展到當(dāng)今的狀態(tài)。 

知識(shí)產(chǎn)權(quán)也是一個(gè)相當(dāng)大的障礙，一些制造商不愿意向軟件公司完全開放他們的產(chǎn)品，這種做法是可以理解的。但隨著時(shí)間的推移，這可能會(huì)導(dǎo)致硬件供應(yīng)商構(gòu)建自己的Windows風(fēng)格的操作系統(tǒng)。 

這個(gè)問題不是純粹基于軟件或硬件，而是兩者兼而有之。它將需要一套在量子領(lǐng)域非常需要的技能：嚴(yán)肅的跨學(xué)科專業(yè)知識(shí)。

量子硬件的競(jìng)爭(zhēng)和實(shí)現(xiàn)方法

展望量子產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展，我們面臨著不同的道路。為了讓真正的量子計(jì)算更接近實(shí)用，研究人員和行業(yè)研發(fā)部門正在尋求多種方法來實(shí)現(xiàn)。

超導(dǎo)電路和捕獲離子是兩種主要的方法：與捕獲離子方法相比，超導(dǎo)電路似乎是一種更實(shí)用的解決方案，特別是在構(gòu)建可擴(kuò)展的量子計(jì)算時(shí)。這種方法有很多優(yōu)點(diǎn)：從工程角度來看，更容易實(shí)現(xiàn)；它們的操作時(shí)間在納秒范圍內(nèi)；而且它們的交互速度更快，這可能對(duì)補(bǔ)償系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)誤差至關(guān)重要。

所有這些都意味著超導(dǎo)電路在某些應(yīng)用中是更好的選擇。 

另一種方法是捕獲離子，可以用電磁場(chǎng)來限制和懸浮離子。雖然其發(fā)展前景看好，但目前很難初始化離子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且聲子態(tài)的壽命相對(duì)較短。 

與每一個(gè)分支決策一樣，無論哪種方式，都會(huì)面臨風(fēng)險(xiǎn)，但競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，研究機(jī)構(gòu)和科技公司必須進(jìn)行嘗試。 

量子計(jì)算的未來展望 

發(fā)展穩(wěn)定的量子計(jì)算是一個(gè)挑戰(zhàn)，但也是一項(xiàng)有價(jià)值的挑戰(zhàn)。目前仍然有一些人們必須克服的障礙，特別是在尋求實(shí)用的軟件解決方案方面。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和期望，研究機(jī)構(gòu)和科技公司必須制定明確的投資戰(zhàn)略，并認(rèn)識(shí)到跨學(xué)科學(xué)術(shù)研究的價(jià)值。 

然而，總的來說，量子計(jì)算行業(yè)需要攜手合作，才能實(shí)現(xiàn)麥肯錫所預(yù)測(cè)的到2035年將從這種新技術(shù)產(chǎn)生近7000億美元的價(jià)值。無論是誰解決了穩(wěn)定量子計(jì)算的問題，都將從中獲得巨大利益。

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