為量子計算尋找實際應用場景的競賽正在進行中。量子計算技術(shù)的終極潛力如此巨大，相比之下，目前訴諸應用似乎還不值一提。但相關人士認為，這一里程碑將在近兩年內(nèi)實現(xiàn)，由此在行業(yè)中引發(fā)了競爭的熱潮。

?

自物理學家理查德·費曼 (Richard Feynman)在1982年首次概述如何利用量子力學的特性以徹底改變計算以來，人們的大部分注意力都集中在量子計算系統(tǒng)超越經(jīng)典計算系統(tǒng)上，即實現(xiàn)所謂的量子霸權(quán)。

?

兩年前，谷歌宣稱首次實現(xiàn)了量子霸權(quán)。然而，這一成果并沒有解決實際問題——即解決經(jīng)典計算機無法解決的實際計算問題。并且IBM和其他研究機構(gòu)和公司隨后很快地證明了，經(jīng)典計算機通過算法的改進，足以趕上谷歌所實現(xiàn)的量子計算的性能優(yōu)勢。

?

自此，越來越多的研究人員將注意力從量子霸權(quán)轉(zhuǎn)移到了一些較為可能實現(xiàn)的事情上：利用量子計算去加速解決實際的計算問題。

?

2021年，第一家美股量子計算上市公司IonQ首席執(zhí)行官peter chapman預測，伴隨量子落地第一個應用，將正式開啟量子計算時代。正如1979年世界第一套電子表格軟件VisiCalc的出現(xiàn)，代表著“PC可用于商業(yè)”并由此開啟了PC計算時代。

?

量子軟件公司QC Ware首席執(zhí)行官Matt Johnson表示，近幾個月來，為量子計算技術(shù)尋找實際應用前景成為行業(yè)熱點，并引發(fā)了激烈的競爭。“我們面臨的挑戰(zhàn)是，率先幫助企業(yè)客戶獲得量子加速?！?/strong>

?

2021年量子硬件系統(tǒng)改進取得的進展以及對未來兩年系統(tǒng)的預期計劃，推動了行業(yè)方向的轉(zhuǎn)變。

?

據(jù)麻省理工學院教授Will Oliver稱，在過去兩年中量子計算硬件發(fā)展取得了10倍的進步。在2021Q2B 實用量子計算會議上，Will Oliver還表示，這給行業(yè)提出了一個新問題：它是否正在接近“量子算法商業(yè)化”？

?

當前的通用量子計算還處于被稱為NISQ（嘈雜的中型量子）時代，即量子比特數(shù)量有限、量子相干時間僅幾微秒，計算過程中容易發(fā)生錯誤或“噪音”。然而據(jù)相關技術(shù)人員稱，當前的通用量子計算機已能夠為解決現(xiàn)實問題帶來一些進步，可能很微小，但很重要。

?

2021年11月，IBM發(fā)布了127個量子比特的處理以及發(fā)展路線圖。該公司表示在近兩年內(nèi)會將量子比特數(shù)擴展到1000以上。

?

“在未來兩年內(nèi)展示實際量子優(yōu)勢的能力是可能的，”IBM 研究院院長Dario Gil同時還承認，能否克服接下來的技術(shù)挑戰(zhàn)“是一個懸而未決的問題”。但隨著硬件的進步和算法的改進，能夠幫助當前通用量子計算系統(tǒng)把將噪聲降低到有用水平。

?

越來越多的公司開始向這一路線靠近。Rigetti Computing是一家通過SPAC上市的量子計算初創(chuàng)公司，該公司于2021年12月發(fā)布了一個80量子比特處理器，該系統(tǒng)基于一種新的模塊化設計，由兩個40量子比特芯片組成。

?

Rigetti Computing首席執(zhí)行官Chad Rigetti表示，“采用這種新架構(gòu)，我們將在2024 年集成大約1000 個量子比特，到2026年實現(xiàn)4000量子比特。我們希望這些系統(tǒng)能夠帶領我們跨越狹隘和廣泛的量子優(yōu)勢間的鴻溝?！彪m然最新的硬件本身并不支持突破性的應用程序，但卻將為研究人員提供更強大的工具——加速相關人員對如何進行實際系統(tǒng)編程的理解。

?

IBM表示，目前已為包括眾多公司在內(nèi)的170個組織提供了27個IBM量子系統(tǒng)用于開展研究。

?

“在速度、規(guī)模和性能方面，我們的機器目前已能夠進行編碼實際問題，而不是抽象的模型實例，”Chad Rigetti說，把這些機器應用于實際問題中，將推動研究人員們首次真正認識到如何落地量子優(yōu)勢。

?

據(jù)該領域的專家稱，普遍預期量子計算機的一個用途是模擬復雜分子，為藥物發(fā)現(xiàn)和新電池技術(shù)等領域的突破開辟道路。但這可能超出了第一個實用量子系統(tǒng)的工作能力。Quantinuum 的首席執(zhí)行官Ilyas Khan表示，除非“靈光乍現(xiàn)”，否則至少需要三年時間才能推出能夠進行此類模擬的量子計算機。

?

Ilyas Khan等人表示，在短期內(nèi)，更多注意力轉(zhuǎn)向?qū)⒘孔酉到y(tǒng)與經(jīng)典計算融合去改進機器學習領域的研究。Rigetti說，在機器學習領域已經(jīng)擁有了龐大數(shù)據(jù)集以及更大規(guī)模和復雜的問題，這為進行量子突破做好了準備。

?

在設計更高效的量子算法方面，最近的工作主要集中在解決優(yōu)化問題以及大型數(shù)據(jù)集篩選等，這些技術(shù)可用于更好地進行天氣預測或金融欺詐識別。例如，高盛銀行致力于使用量子技術(shù)以優(yōu)化期權(quán)定價工作，大眾汽車則將其用于優(yōu)化制造流程。

?

量子計算公司，亦或是探索該技術(shù)應用的銀行、制藥企業(yè)、制造商等，都在爭取實現(xiàn)量子計算的早期實際應用落地，毋庸置疑的是，這場競賽已經(jīng)開始。

?