人們該如何看待量子計算（QC）市場？

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當(dāng)前市面上活躍著大量資金，量子比特規(guī)模的技術(shù)競爭如火如荼，呈現(xiàn)百舸爭流之勢，前景不可限量?？梢哉f，量子計算市場正在緩緩打開，發(fā)生轉(zhuǎn)變，但是還沒有真正連接成一段奔流的大河。

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Hyperion Research（前 IDC 高性能計算分析師團(tuán)隊）首席量子計算分析師Bob Sorensen，上周在HPC論壇上對量子計算市場進(jìn)行了詳細(xì)描述：盡管現(xiàn)在的QC市場很?。?020年約3.2億美元），但根據(jù)Hyperion的預(yù)測，2024年將增長到8.3億美元（27%的年復(fù)合增長率）。

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Sorensen沒有對技術(shù)進(jìn)行深度挖掘，而是廣泛關(guān)注市場動態(tài)。他先前對最具市場競爭力的量子比特技術(shù)（半導(dǎo)體、離子阱、光量子、拓?fù)涞龋┑脑u論就定下了基調(diào)：“如果我們能把時間往前推15年，那個時候大家選擇的量子技術(shù)路線可能還不在這個名單上?！?/p>

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確實，量子信息技術(shù)研發(fā)及其商業(yè)化正在迅速擴(kuò)大，以至于很難確定最終的量子計算系統(tǒng)或應(yīng)用前景會是什么樣子。但可以確定的是，一定存在量子技術(shù)的應(yīng)用場景。如下圖所示，Sorensen統(tǒng)計了QC參與者（政府、企業(yè)、地區(qū)）和主要QC技術(shù)，突出強(qiáng)調(diào)了當(dāng)前市場最受歡迎的量子領(lǐng)域。

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“我希望大家知道，量子計算不是一項獨(dú)立的技術(shù)，它不是‘孤立成島的經(jīng)典計算’。量子計算是高級計算工具箱中的一個工具，可以將其視為一個增強(qiáng)版的‘GPU’，因為量子計算在一些關(guān)鍵但狹窄的應(yīng)用方向上，提供了明顯的性能優(yōu)勢，因此它最終將完善整個高級計算架構(gòu)，而不是取代它?！?/p>

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讓我們從該市場的全球性和主導(dǎo)者開始分析。

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Sorensen總結(jié)了不同國家發(fā)表的論文數(shù)量，他說：“大約兩個月前，我根據(jù)與量子技術(shù)有關(guān)的發(fā)表論文做了一個非常簡單的查詢，結(jié)果顯示在過去五年，有大約17000篇高質(zhì)量的研發(fā)論文。世界上有許多國家還舉辦了一些研究活動，這是一種國際熱潮?！?/p>

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Sorensen說：“你會看到像印度、加拿大和英國這樣的國家，雖然不完全是IT強(qiáng)國，但也在相當(dāng)積極地參與到量子計算領(lǐng)域的早期活動中?！?/p>

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他提醒說：“中國科學(xué)院的論文發(fā)表數(shù)之所以名列前茅，因為它是中國的國家重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)。如果你想了解中國未來的發(fā)展，你可以重點(diǎn)關(guān)注這類機(jī)構(gòu)。而在美國，研發(fā)論文發(fā)表的數(shù)量與中國大致相同，但它的基礎(chǔ)更廣泛，來自于各類大學(xué)和政府、私企的研究機(jī)構(gòu)。”

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Sorensen列舉了世界各地正在進(jìn)行的非競爭性合作。其中一個例子是由美國政府資助的量子經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)盟。Sorensen說：“它是一個非常自由、開放的組織，主要促進(jìn)量子計算的非競爭性發(fā)展。我們在歐洲也看到了類似的量子產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，其中由QC供應(yīng)商和工業(yè)巨頭企業(yè)參與?！痹谌毡?，電信巨頭NTT也已發(fā)起了一個由11家領(lǐng)先的日本工業(yè)企業(yè)組成的合作組織。

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Sorensen說：“過去幾個月，我們在德國也看到了類似的組織，其中有10家包括汽車制造商、先進(jìn)制造商和投資機(jī)構(gòu)在內(nèi)的工業(yè)企業(yè)，正在思考如何通過聯(lián)合供應(yīng)商來推動量子計算的發(fā)展?！?/p>

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實際上，這些努力都旨在為商業(yè)量子計算提供國家和區(qū)域級別的基礎(chǔ)設(shè)施。他們的議程包括量子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、供應(yīng)鏈框架、融資、場景應(yīng)用和上市戰(zhàn)略。近期這類組織聯(lián)盟的成立反映了全球?qū)α孔佑嬎慵捌湎嚓P(guān)量子技術(shù)商業(yè)化的日益增長的期望，盡管似乎沒有人能確定何時會實現(xiàn)。

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“在這一點(diǎn)上，時間表不可預(yù)測。雖然該行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，但也可能會停滯不前?！盨orensen說。

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Sorensen說，Hyperion的研究表明，潛在的量子計算用戶愿意在4至5年的時間內(nèi)轉(zhuǎn)向量子技術(shù)，這并非能由一般的HPC（高性能計算機(jī)群）提供技術(shù)支撐，而比目前的方法效率顯著提高約50倍。“根據(jù)我在經(jīng)典物理世界中看到的情況，他們所需要的只是比競爭對手有4至5年的提升，而這50倍的性能提升是經(jīng)典HPC要進(jìn)步5年才會實現(xiàn)的結(jié)果。這是向量子領(lǐng)域供應(yīng)商提出的一個重點(diǎn)要求，即用戶希望獲得競爭優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)回報，而不是尋求過于激進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的潛力（如量子霸權(quán)）?！?/p>

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那么，量子計算界要如何實現(xiàn)以上目標(biāo)呢？

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盡管有許多 “試點(diǎn)/原型?”應(yīng)用和案例正在探索中，但大多數(shù)行業(yè)人士認(rèn)為量子技術(shù)現(xiàn)在還沒有準(zhǔn)備好進(jìn)入黃金時期。近來開發(fā)量子軟件和量子啟發(fā)算法的企業(yè)較多，Zapata計算就是應(yīng)用前者的一個例子，它使用量子計算系統(tǒng)生成輸入信息（主要是隨機(jī)數(shù)），供經(jīng)典計算系統(tǒng)使用。還有一些量子啟發(fā)的優(yōu)化算法正在經(jīng)典系統(tǒng)上運(yùn)行，這些都是適用于經(jīng)典數(shù)字系統(tǒng)的量子計算算法。當(dāng)然，像Rigetti、IBM和D-Wave這些專攻量子計算的科技公司，盡管處于不同發(fā)展階段，也都在進(jìn)行活躍的商業(yè)活動。

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雖然其中大多數(shù)項目仍處于POC階段，但人們認(rèn)為有如此多的政府、公司、學(xué)院和專業(yè)人士在瘋狂地入局量子計算，該行業(yè)必定會加速進(jìn)展，我們可以拭目以待。

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Sorensen列舉了一些常見應(yīng)用。他指出，在探索階段的大部分應(yīng)用都集中在物理模擬（化學(xué)、材料科學(xué)）方面，利用量子計算疊加和糾纏態(tài)的固有優(yōu)勢應(yīng)該會帶來紅利。其中組合優(yōu)化是正在解決的另一大類問題，它更接近現(xiàn)實世界的實際應(yīng)用。

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Sorensen說：“在量子加速機(jī)器學(xué)習(xí)能力方面，正在探索一些有趣的工作，以期能真正賦能我們的機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和其他人工智能相關(guān)問題?！彼f：“現(xiàn)在量子最受歡迎的應(yīng)用場景是組合優(yōu)化問題，可以利用現(xiàn)有算法或目標(biāo)函數(shù)找出更好的方法，得出最優(yōu)化結(jié)果，例如，當(dāng)一架空客飛機(jī)在登機(jī)口掉頭時，找出將一大車行李和其他材料裝入貨艙的最佳方法。”

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Sorensen認(rèn)為：“總而言之，QC行業(yè)在多向平行發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)有了不同量子比特的硬件設(shè)備，人們正在考慮互連的問題。如果我們建立了1000個量子比特的處理器，該怎么給它配置一個百萬級的處理器系統(tǒng)？這里就會涉及量子局域網(wǎng)的布局問題。我們該考慮建立起QC的整體架構(gòu)，使其開始在工業(yè)環(huán)境中提供實用的計算性能?！?/p>

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當(dāng)下的量子計算領(lǐng)域仍有許多挑戰(zhàn)，不僅是技術(shù)本身，還有人力和商業(yè)模式等問題。請大家繼續(xù)關(guān)注我們。

文：約翰·羅素

編譯：慕一

制圖：水水

編輯：王珩

注：本文編譯自“HPC wire”，文章中的信息或所表述的觀點(diǎn)意見，均不代表量子前哨同意或支持。

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