（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

量子計算將對眾多領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響，包括網(wǎng)絡(luò)安全、金融、供應(yīng)鏈、制藥、國防、天氣預(yù)報等。

然而，當前量子比特正面臨著保真度和性能優(yōu)化的挑戰(zhàn)。對于量子計算公司，量子比特的規(guī)模、可用端口的類型、量子比特之間的連接性、錯誤率和工作溫度，是能否參與“量子競賽”的關(guān)鍵門檻。

關(guān)于量子計算技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和未來，法國知名半導(dǎo)體咨詢機構(gòu)Yole Intelligence的市場研究總監(jiān)Eric Mounier，和Classiq的CEO兼創(chuàng)始人Nir Minerbi進行了分析。

（圖片來源：Yole）

光量子技術(shù)優(yōu)勢凸顯

Mounier表示，量子技術(shù)具有明確的戰(zhàn)略意義。無論當前或未來，量子技術(shù)的研發(fā)進程將持續(xù)活躍?，F(xiàn)在，量子計算所面臨的最大挑戰(zhàn)是減少退相干現(xiàn)象導(dǎo)致的誤差影響，同時商用量子計算機還面臨著其他三個挑戰(zhàn)：

實施表面碼糾錯以檢測和糾正單個量子比特的脆弱量子態(tài)

開發(fā)全新的量子軟件

開發(fā)新的電子硬件來控制單個量子比特并讀出結(jié)果

Mounier表示，光量子技術(shù)是當今活躍的研發(fā)領(lǐng)域，其發(fā)展勢頭令人興奮。事實上，光量子技術(shù)正凸顯它的優(yōu)勢：依托CMOS技術(shù)的硅光子學將縮小光學電路的尺寸；由于光量子可在室溫下運行，因此它們在處理方面具有優(yōu)勢；在光量子芯片的設(shè)計和生產(chǎn)中，可使用硅技術(shù)。

Mounier說：“基于光子學和硅光子學，離子阱技術(shù)路線取得了一些成績。例如，離子阱量子計算公司IonQ和杜克量子中心已經(jīng)使用32個量子比特實現(xiàn)了量子計算。在縮小量子計算機的尺寸方面，麻省理工學院林肯實驗室已證明集成硅光子學在單個離子操控中的應(yīng)用?！?/p>

截至目前，全球光量子技術(shù)路線隊伍逐漸壯大，包括荷蘭QuiX、美國PsiQuantum和Xanadu等。

其中，PsiQuantum和GlobalFoundries宣布建立合作伙伴關(guān)系，他們正為Q1量子計算機制造硅光電集成芯片。這是PsiQuantum百萬量子比特的商用量子計算機路線圖中的第一個系統(tǒng)里程碑。

優(yōu)化和材料科學

在應(yīng)用方面，量子計算在電動車和能源領(lǐng)域具有大量應(yīng)用場景。

Mounier說：“這主要表現(xiàn)為兩個方向：優(yōu)化和材料科學。量子驅(qū)動的優(yōu)化將有助于設(shè)計更好的能源分配網(wǎng)絡(luò)，從優(yōu)化運輸?shù)焦?jié)省能源，以及供應(yīng)鏈優(yōu)化；量子驅(qū)動的材料科學將為我們生產(chǎn)更好的電動車電池，更輕、容量更大，并降低化學作用過程中的能源消耗等?！?/p>

與此同時，寶馬集團與法國中性原子量子計算公司Pasqal還將量子計算應(yīng)用于改進汽車設(shè)計和制造場景，旨在通過加速模擬從而設(shè)計出更安全、更輕、更省油的汽車。

正是因為經(jīng)典計算方法無法處理模擬整車的復(fù)雜性，依托量子計算的高度精確計算模擬，寶馬集團將縮小在物理構(gòu)建-測試-改進周期中的高額研發(fā)成本投入。

（圖片來源：Yole）

未來，量子計算將在模擬、場景優(yōu)化和機器學習領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

Mounier說：“就具體應(yīng)用而言，制藥行業(yè)是備受關(guān)注的領(lǐng)域。雖然，量子技術(shù)在醫(yī)療和制藥場景中實現(xiàn)廣泛應(yīng)用還需要很多年，或?qū)⒅辽僭?0-30年，但在5-10年內(nèi)，量子計算將應(yīng)用于藥物開發(fā)，從而更好地篩選出候選藥物。隨著量子計算在制藥行業(yè)的落地應(yīng)用，未來10年內(nèi)，量子計算也將廣泛應(yīng)用于能源、化學、交通、銀行和金融等行業(yè)?！?/p>

Classiq的CEO Nir Minerbi表示：“量子計算將成為任何復(fù)雜計算架構(gòu)的核心支柱。像CPU和GPU一樣，量子處理器單元（QPU）將成為任何數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵組件。這些QPU與CPU、GPU一起，將解決傳統(tǒng)計算機所無法解決的問題，并帶來巨大的社會效益?！?/p>

量子計算的未來

?

值得注意的是，隨著能夠執(zhí)行Shor算法的量子處理器的出現(xiàn)，非對稱算法（例如 RSA、ECC）或所有基于整數(shù)分解和離散對數(shù)的橢圓曲線加密算法將不再安全。

Minerbi提到：“后量子密碼學（量子安全，抗量子）是指密碼算法，通常是指公鑰算法，它被認為可以安全地抵御量子計算機的攻擊，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全。隨著可用量子計算機的發(fā)布，后量子密碼學市場將會呈爆發(fā)式增長，我們估計其拐點將發(fā)生在2028年至2030年之后。”

Minerbi指出：“量子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全有很多交叉點，例如，量子特性可用于加密密鑰分發(fā)或提供不可破解的通信鏈路。強大的量子計算機將能破解RSA加密和其他經(jīng)典加密方法，同時還可以通過檢測新漏洞來幫助保護現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和軟件。”

量子計算不僅僅關(guān)乎速度，更在于其能解決某些復(fù)雜問題的能力。Minerbi 補充道：“當前最大的計算機僅擁有大約100個量子比特，而隨著許多大型且資金充足的組織正在努力構(gòu)建具有數(shù)萬甚至數(shù)百萬量子比特的量子計算機，未來，這些更大的量子計算機將能實現(xiàn)糾錯并解決更多新的問題。”

原文鏈接：
https://www.eEtimes.eu/current-status-and-next-in-quantum-computing/

文：Maurizio Di Paolo Emilio編譯：李每編輯：慕一
注：本文編譯自“EEtimes”，不代表量子前哨觀點。