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(lái)什么好處?

沒(méi)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(lái)幾年量子投資將增長(zhǎng)20倍(從2020年的4.12億美元增長(zhǎng)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(wàn)條可能的路線。通過(guò)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(wú)法用傳統(tǒng)計(jì)算來(lái)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(lái)，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(lái)衡量，而不僅僅是金錢(qián)。

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(lài)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(kāi)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(zhuān)注于提高質(zhì)量來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(zhuān)注于如何以合適的性能提供足夠的量子比特來(lái)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(zhǎng)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(kāi)發(fā)商結(jié)合起來(lái)，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(kāi)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(kāi)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(wèn)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(zhuān)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(lái)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(mén)正在尋求多種方法來(lái)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(lái)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(lái)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(wú)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(wú)論是誰(shuí)解決了穩(wěn)定量子計(jì)算的問(wèn)題，都將從中獲得巨大利益。