量子计算机商用化还有多远？

“目前，几乎全部的量子计算公司都还不能在主营的量子计算业务上赢利，量子计算机距离商用化还有一段路要走。”

　　3月28日，在由中国计算机学会青年计算机科技论坛（CCF YOCSEF）主办的技术论坛上，由中国科学院量子信息重点实验室孵化的合肥本源量子计算科技有限责任公司副总裁张辉如是说。

　　2019年，量子计算经历了高光的一年：IBM公布全球首款20个比特的商用量子计算原型机，并向全球出售；谷歌的量子计算机仅用53位专用的量子芯片就解决了一个数学问题，宣告在全球首次实现“量子霸权”；微软、阿里巴巴等IT企业成立的量子计算实验室也成果迭出……

　　3月4日，探索量子计算十余年的霍尼韦尔公司表示，将来10年计划每一年将量子计算机的性能提升10倍。

　　这意味着到2025年，其量子计算机的速度将提升10万倍。这一数字远高于谷歌此前设立的100万个量子比特的“小”目标。

　　咱们距离量子计算机的商业化应用还有多远呢？

　　未知的“山洞”

　　近几年，几乎每隔一段时间全球就有一个量子计算领域的“重大进展”。

　　做为中国科学院院士郭光灿的学生，张辉回忆，郭光灿曾在教学过程当中把量子计算比做一个山洞，人们并不知道这个山洞里到底是宝藏仍是猛兽，但中国的科研人员必定要有勇气冲进去，看看它到底长什么样，能不能作出来。

　　正是这种对未知的向往引起了量子计算机研制的热潮。

　　在人工智能、智慧交通、金融、生物医药、航空航天等领域，量子计算机都展示出巨大的应用空间。

　　“尽管不少应用还处于研究阶段，但量子计算机的两大优点已经显现。”

　　张辉介绍，一是量子计算机对海量数据并行运算能力的指数级提高，能够显著提高数据搜索、处理、分析的能力；二是量子计算机能够编译在电子、原子等微观粒子上，它能够天然地模拟天然界原子、分子演进的过程，能够用来研究新材料、发现新药物。

　　张辉认为，量子计算机的主要应用方向是替代如今的超级计算机。

　　“目前我的必须使用量子计算机来解决的需求不多，咱们常常开玩笑说，谁也不会用量子计算机去打游戏。由于经典计算机的体验感已经足够好，量子计算机用不着来作这样的工做。”张辉说。

　　在他看来，能在短时间内实现应用的是利用量子计算机解决城市交通拥堵问题，让量子计算机优化复杂的交通情况。

　　“十几年前，包括郭光灿院士在内的不少专家认为，研发量子计算机至少须要50年时间，现在再问及该问题，郭光灿院士说量子计算机的发展比他想象得快太多。原来处于理论和想象状态的内容，今天不少都已经实现。”张辉说。

　　底层物理载体之困

　　
不少人担忧量子计算机的出现，会威胁当前的密码体系，咱们的密码可能由于量子计算机的超强计算能力而不安全了。

　　其实就目前几十个比特量子芯片的水准，破解密码很是困难。

　　“若是按目前已知的量子算法来看，真正产生实际应用价值可能须要100万个比特的规模。”腾讯量子实验室高级研究员郑亚锐说。

　　总体看，量子计算机的理论体系已基本完备，但最底层的物理载体尚未达成一致标准。

　　张辉打了个比方，量子计算机还处在很是早期的阶段，和经典计算机类比，今天的量子计算机处在当年经典计算机的电子管时代。

　　量子计算机和经典电子计算机很是类似，量子计算机也有芯片、CPU，相似经典计算机的主板系统、软件，以及能够开发出各类各样量子应用的语言、算法。

　　曾有第三方机构对量子计算机商用做出预测，第一阶段是量子计算原型机的开发以及实现“量子霸权”；第二阶段是设计专用级量子计算机芯片，解决特定行业的特定问题，帮助实现特定领域的商业应用；第三阶段是研制真正的通用量子计算机。

　　“谷歌的量子计算机已经展现出人类控制复杂量子计算的水平，就是说人类已经可以制造出较好的量子芯片，并且能够很是灵活地控制它，看到它的价值。”郑亚锐说。

　　但不能否认的是，尚未找到一个很是完美的物理体系开发量子计算机，由于目前在研的量子芯片物理体系大部分都没有达到科学家们公认的量子计算的5项指标，包括量子比特的初始化能力、扩展能力、可控能力、稳定能力和被测量能力。

　　业内专家广泛认为当前首要任务是寻找合适的材料来实现量子计算。

　　张辉表示，包括超导、半导体固态器件、离子阱等多种技术路线都展示出各自的优劣，但如今尚未定论说哪一个最好。

　　也就是说，没有任何一条技术路线能解决全部现实问题。

　　并且，量子计算机研制的门槛很是高，通常的创业公司或团队很难进入。该领域的人才也很是缺少。

　　重重困难待突破www.tsbstz.com

　　
到底怎样才算实现了量子计算机的实用化？其标准是什么？国防科技创新研究院研究员强晓刚认为，最起码应该针对某一类问题，或某一类应用展现出超越经典计算机，甚至超级计算机的性能。

　　2018年，谷歌宣称要在10年内实现100万个量子比特，实现量子计算机的商业应用。

　　郑亚锐认为这一说法稍显激进。www.tsbstz.com

　　“目前，针对各家发布的芯片众说纷纭，大众更关注比特数目。实际上，影响量子芯片性能的不仅是比特数目这一指标，还包括保真度、退相干时间等。不过，谷歌的投资很是大，因此不排除在10年内实现量子计算机商业应用的可能。”郑亚锐说。