量子计算五大常见误区

[2023-09-07] 　[新闻来源：科技日报]

 　 ◎本报记者 刘 霞

　　量子计算有望引领人们进入天体物理学、药物研发和材料科学的新时代，但对于它将如何影响社会，仍存在一些常见的误区。美国《福布斯》网站在8月26日的报道中，揭示了人们对量子计算的五大误解。

　　将迅速取代经典计算机

　　量子计算机有可能在数小时或数分钟内完成经典计算机需要数十亿甚至数万亿年才能完成的计算。例如，中国科技大学的潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等人与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”，在高斯玻色取样这一问题上的处理速度，比目前全球最快的超级计算机快亿亿亿倍，也就是说，“九章二号”1毫秒可算出的问题，全球最快超算需30万亿年。

　　但是，普通计算机用户不需要使用量子计算来完成日常的任务和工作，这意味着更便宜、更容易生产的经典计算机还将陪伴人们很长时间。

　　能更快处理各种任务

　　量子计算机擅长处理复杂的科学问题。例如，如果物理学家想模拟亚原子粒子的行为，他们可能需要一台基于量子原理运作的计算机；量子计算机也非常适合建模非量子但仍然非常复杂的系统，如金融市场、气象模式和生物生态系统等；量子计算机大显身手的另一个领域是优化问题，如从大量变量中挑选出最佳组合。

　　不过，对于从文字处理到观看视频和玩游戏的大多数日常任务来说，量子计算机的速度目前还不太可能得到显著提升。软件开发人员花了数十年时间来优化在经典计算机上实现这些功能的方式，而量子开发人员才刚刚起步。

　　让加密技术“下岗”

　　加密技术是保护国家安全、商业机密以及个人隐私的首要手段，更是互联网上所有隐私和数据安全的基础。

　　量子计算给加密技术带来了极大的冲击和挑战。传统密码技术往往基于大素数的因数分解难题来实现加密，而量子计算可以大大加快因数分解的速度，并有可能通过量子纠缠等特殊机制来改变密码学的基础规则。

　　但这并不意味着传统加密的终结。对抗量子计算的挑战，密码学家们正致力于研究“量子安全”的加密协议，开发新的密码学算法，以及改进传统的RSA算法。

　　科学家认为，随着基于格的密码学和基于多元多项式的密码学等开始崭露头角，新的安全协议也会接踵而至，为人们在网络上的活动保驾护航。

　　目前还没有用武之地

　　量子革命的确还处于早期阶段，但量子计算机并非是虚幻的技术，其已成为人们实实在在的“帮手”。快递巨头DHL公司使用量子计算机优化配送路线；高盛公司开发了用于高速完成财务计算的量子算法；制药企业默克公司使用量子化学帮助开发新的抗生素；宝马和空中客车公司正携手利用量子技术解决研制更高效燃料电池可能面临的问题。

　　无独有偶，2022年1月，离子阱量子计算公司IonQ和现代汽车宣布就使用量子计算来提高下一代电池效率展开合作。美国广告公司Reply正在探索如何利用量子计算为物流、投资组合管理和故障检测等领域提供更优化的解决方案。2023年，埃森哲实验室与量子计算软件公司1QBit和生物科技公司Biogen合作，验证了一种量子化的分子比较方法与现有方法一样好，甚至更好。

　　量子计算每天都在人们看不见的地方“大显身手”，目前全球价值8.66亿美元的市场预计到2028年将扩大到43亿美元。

　　只适用于政府和大企业

　　量子计算机价格高昂，而且需要在高度安全和可控的环境中运行，但获得这项技术的成本正在下降。

　　量子计算机可解决的许多问题与较小的企业和组织有关，例如优化供应链或更有效地创造新产品等。量子计算提供商旨在让这些占全球经济90%以上的企业能够使用这项技术。

　　例如，IBM、谷歌和IonQ等已经开始向小公司和研究团体提供“访问即服务”。2016年，IBM将一台小型量子计算机连接到云端，使人们能在云上构建和执行简单的程序。一年后，美国全栈量子经典计算公司Rigetti Computing团队展示了第一个使用pyQuil Python库的可编程云访问，这使学术研究人员、教授、学生和业余爱好者能够使用程序工具构建运行许多不同量子算法的程序。

　　随着技术的不断发展，量子计算机将在某些特定的领域发挥自己独特的才干。