技术革命的爆发点——量子计算

市场研究公司IDC预测，到2023年，《财富》 世界500强公司中有25％的公司将从量子计算中获得更多竞争优势。  

鉴于目前尚缺乏量子计算的应用实例，所以这是一个大胆的预测。不过，有大量行业活动支持IDC的预测。实际上，在今年年初的美国消费电子展上，最大的声响不是最新的智能手机、可穿戴设备或自动驾驶技术等，而是基于量子物理学领域的史无前例的计算能力，爱因斯坦将其描述为“spooky action at a distance”。

尽管量子力学原理的应用并未解决过任何（诸如新冠病毒疫情等）全球性的问题，但想要在各领域突破瓶颈，量子力学的潜力是无限的（比如量子计算或量子医学等）。IBM是引领量子电荷的少数技术巨头之一，IBM QStart主管Katie Pizzolato认为，未来的十年将是量子计算成功运用的时代。

Pizzolato说，目前最重要的是要让量子科学技术面向公众，而不是永远停留在实验研究中。她在国际消费类电子产品展览会（CES）上说：“我们希望将量子技术从实验室中带入现实世界。”

谷歌，微软，D-Wave和Rigetti等公司也渴望推动量子技术向前发展，根据IDC最近的报告《量子计算采用趋势：2020年调查结果》，该技术正在快速发展。

根据520位IT和业务线专业人员的反馈，量子计算的预算和实施将在未来18-24个月内增长。IDC调查的所有受访者中有一半称，分配给量子计算的资金在2019年仅占年度IT基础架构的0-2％，但在未来24个月中将占7-10％。对于拥有10000多名员工的公司而言，支出增长更为显着——未来两年，超过一半的受访者将在量子技术上支出9％至14％。

IDC调查的受访者明确了他们关注的重点：65％的受访者使用或计划使用基于云的量子计算，其次是45％的人使用或计划使用量子算法（包括模拟器，优化，人工智能，机器学习和深度学习）。根据IDC调查，排名前五位的还有，量子网络（44％），混合量子计算（40％）和量子密码学（33％）。

IDC的调查的受访者对基于云的量子计算非常感兴趣，并且渴望探索，并计划在未来18-24个月内开始对该技术进行试验。

公司为什么增加对量子计算投入？

IDC高级研究分析师Heather West表示，量子计算擅长解决数据量巨大的问题。根据IDC报告，其最初关注的领域应是AI、商业智能以及整体生产力和效率。

West表示，量子计算的技术非常的先进，但很少有公司实现了对量子计算的应用。由于公司希望控制成本，安全性和供应商之间的数据传输等问题，因此我们仍处于算法试验阶段。不过，在制造业和金融业等领域已经有实际的使用案例。

West说，目前的重点是如何优化流程。在未来，量子技术将用于解决更复杂的问题，例如“如何应对气候变化和治愈疾病”。

IDC调查受访者计划的量子计算用途清单

正如West所说，量子计算并非没有挑战。IDC指出，复杂的技术、技能限制、缺乏可用资源、成本、安全性以及供应商之间的数据传输是量子计算落地实施的障碍。面对如此之多的挑战，所以在选择供应商支持量子技术计划时，大公司在IDC的调查中占据了主导地位。谷歌位居榜首，有37％的受访者将其列为首选供应商，其次是微软（32％），IBM（27％）和英特尔（23％）。

了解量子计算

量子计算比传统计算更强大的原因是，量子计算依赖于二进制位（即1或0）使用量子位。量子位可以处理更多的数据，因为它们可以同时存在于1和0的许多可能组合中（称为叠加），可以处理大量结果。 

除了叠加之外，成对的量子位也可以“纠缠”。这种纠缠使量子计算机变得更加强大。令人惊叹的是，没有人知道它是如何工作的或为什么起作用的，这就是爱因斯坦为什么提出“spooky action at a distance”的描述。  

在传统计算中，将位数加倍可以使您获得两倍的计算能力。但是，由于纠缠，添加更多的量子位将使您的处理能力成倍增加。

如果说处理能力的潜力是量子比特的优势，那么其脆弱性就是劣势。IBM的Pizzolato说：“并不是所有的量子位都是一样的。” 量子位是不可预测的，容易受到环境噪声的错误影响。错误发生后，它们将恢复为1或0的二进制状态，因此计算运行无错误的时间越长，计算量就越大。所以Pizzolato说，现在的目标是“防止错误”。

这些错误有多普遍？

温度或振动的轻微波动会导致所谓的“退相干”。并且，一旦量子位退相干，其计算就会失败，必须再次运行。因此，量子计算机被安置在几乎没有外部干扰的环境中。

Pizzolato说：“ 50个量子位的量子计算机是超越现存所有的超级计算机的存在。” IBM去年秋天宣布了其第14台量子计算机，即53量子位系统。

量子技术的发展

一般来说，技能差距是一个挑战。研究主管兼IDC报告的作者之一Peter Rutten说，算法和应用程序开发将来自三个不同的角色：

对量子计算感兴趣的开发人员，具有物理学背景的开发人员（因为物理学工作不多）和从事高性能计算操作的开发人员。“这是从HPC算法到量子技术的过渡，” Rutten说。

一方面，Google，IBM和其他公司似乎在争夺实现量子的优势（比如：量子计算比经典计算更快地解决程序，或量子计算解决了传统计算机无法解决的程序）。实际上，IBM最近公开反驳了Google声称用其53位计算机实现量子优势的说法，其研究人员称，Google未能充分估计超级计算机的资源。于去年10月在IBM Research博客上发表了这一文章。

IBM量子计算博客说： “建立量子系统是科学和工程学的一项壮举，对它们进行基准测试是一项艰巨的挑战。Google的实验很好地展示了基于超导的量子计算技术的进步，展现了53位的设备具有先进性和可靠性，但不应被视为证明量子计算机对比传统计算机的所有优势。”

另一方面，IDG的Rutten表示，尽管顶级供应商似乎在争夺量子市场的地位，但这并不是竞争对手之间的直接竞争。这很难比较。没有人能告诉你谁最领先，因为他们会用不同的方式衡量，以量子作为强弱的衡量是很愚蠢的。

IDC的West表示赞同，量子的进步将来自开发商社区和技术合作伙伴。这并不是一场竞赛，因为答案可能不止一个。

Pizzolato表示，即使有像谷歌、IBM和微软等公司的全力支持，也没人知道量子技术的应用何时会有突破性的进展。