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大多数商界人士都知道量子计算将改变他们的未来，但很少有人知道量子计算机的能力。Investment Monitor 解释了技术如何改变世界。
量子计算之于经典计算就像太空旅行之于马车。甚至有人对早期人类的认知觉醒进行了比较。话又说回来，每一代人都相信他们掌握着先进和无与伦比的技术。这可能是真的，但尽管过去几个世纪取得了令人难以置信的科学突破，但我们仍然不真正了解我们世界的广大地区是如何运作的，包括我们自己的身体。量子计算有可能以前所未有的方式在粒度级别上解决这些无数的差距。 一些人预测，这项新技术将创造全新的药物和诊断过程系列、新的工业和化学过程、应对气候变化的新方法、物流和运输的新方法、先进的太空探索、监视和监测……不胜枚举。 大多数估计将工作量子计算机置于 5 到 20 年的未来窗口内。GlobalData预测量子霸权——当量子计算机在计算能力和准确性方面超过经典计算机时——将在五年内实现，但这个时间框架将提供中间量子计算机，为特定的优化应用提供优势，而不是全方位的用例。然而，重要的里程碑是该技术已经离开实验室并处于商业化的风口浪尖：企业的早期采用和探索已经在进行中。 什么是量子计算？ 今天的经典计算机基于存储在二进制位上的信息，二进制位是由 0 或 1 表示的晶体管。计算能力是线性的，并且随着晶体管数量的增加而增加。这意味着经典计算的主要限制是可以保持在芯片上的有限处理能力水平。所有计算都是确定性的，相同的输入导致相同的输出，并且所有处理都按顺序执行。 量子计算不是经典计算的二进制处理，而是使用量子物理学的特性：亚原子粒子的反直觉行为导致叠加和纠缠的量子态。量子计算位被称为量子位，具有同时表示 0 和 1 的能力。通过增加量子比特，计算能力呈指数增长，而不是线性增长。 例如，想想在有数百万条可能的出口路线的复杂迷宫中寻找出路的问题。使用二进制处理的经典计算机将以线性方式依次检查每条逃生路线，直到找到正确的解决方案。另一方面，量子计算机将同时测试所有可能的逃生路线，并在很短的时间内提出解决方案。这意味着量子计算的理论极限是无穷无尽的，其计算能力比经典计算高出一个数量级。根据 IBM 的说法，如果你想在 1 万亿个列表中找到一个项目，并且每个项目需要一微秒的时间来检查，那么一台经典计算机将需要一周的时间来完成这项任务，而量子计算机只需一秒钟。 量子计算将如何改变商业世界？ 根据Markets and Markets的数据，到 2026 年，量子计算市场预计将达到 17.7 亿美元，高于 2021 年的 4.72 亿美元。对这种未经证实的技术的这种投资水平表明了人们对其颠覆潜力的共识。大规模商业应用可以改变从药物发现和疾病诊断到计算财务风险和改进工业流程的一切。 潜在应用包括： 1、制药行业：通过基因测序和分析进行药物发现、疾病诊断和个性化医疗 2、优化问题：供应链物流、交付车队优化、地图绘制、交通/空中交通管制和运输系统 3、气候变化：预测、气候建模和碳捕获技术（英国气象局已经在投资量子计算以帮助改进天气预报） 4、金融服务：用复杂的金融模型预测金融风险 5、机器学习：量子计算和人工智能 (AI)的融合有可能改变游戏规则。使用量子计算分析大量数据的能力将为高性能人工智能提供所需的信息。 量子计算的全球重心在哪里？ 美国和中国陷入了一场争夺全球量子霸权的战争。美国于 2019 年启动了国家量子计划，承诺在五年内投入 12 亿美元。2020 年，白宫科技政策办公室与美国国家科学基金会和能源部共同宣布拨款 10 亿美元，在全国建立 12 个人工智能和量子信息科学研究中心。 同样，在 2016 年，中国的“十三五”规划包括成为全球卓越的量子计算和通信超级大国的愿望。事实上，中国通过卫星和长径光纤在量子通信方面处于领先地位，于 2016 年发射了世界上第一颗量子卫星墨子号。中国还在建设一个量子信息科学国家实验室，初始资金为 10 亿美元。 GlobalData的专利数据表明，美国和中国处于该行业技术发展的全球前沿。 然而，英国作为量子计算领域的先驱者，其重要性不言而喻。根据 NQTP 的 2020 年战略意图报告，国家量子技术计划 (NQTP) 成立于 2013 年，预计到 2024 年公共和私营部门投资将达到 10 亿英镑。有前途的初创企业包括Cambridge Quantum Computing和Oxford Quantum CIRCuits，其主要行业中心围绕牛津大学发展。 全球量子计算中心值得注意的是，在澳大利亚、加拿大、德国、日本、俄罗斯、新加坡和韩国也有发展。所有全球中心都得到了政策制定者的支持，并成为各国政府认识到与这一新兴技术保持同步的必要性而共同努力的受益者。据量子资源和职业公司 Quereca 估计，到 2021 年年中，全球量子技术的公共资金已达到 244 亿美元。 随着交易规模和数量的增加，量子计算私营部门正在显着增长。根据 Pitchbook 的数据，到 2021 年 9 月，对量子计算公司的私人投资达到 10.2 亿美元，超过了前三年的总和。整合正在开始，这表明该行业正在走向成熟。交易活动表明了私人投资的大量涌现，其中美国处于领先地位。 量子威胁和挑战 尽管具有所有潜在优势，但量子计算机背后的技术在准备上市之前还有许多障碍需要清除。对于大多数公司或组织来说，拥有一台量子计算机仍然非常昂贵。目前，探索正在云中进行，共享服务是访问该技术的首选方式。 通用标准仍在制定中，可能的量子位架构仍在形成中（有五个主要的量子计算架构在争论中）。初创企业和科技巨头都在使用这些不同的方法，大多数看起来很有希望，但没有一个能主导市场。例如，谷歌在超导量子比特领域处于领先地位，位于硅谷的初创公司PsiQuantum是光子量子比特的先驱，英国初创公司Cambridge Quantum Computing使用捕获的离子量子比特。无论量子比特架构如何，在量子计算结果的高错误率得到解决之前，该技术都不会被广泛用于现实世界的问题。量子计算公司也在努力吸引和留住人才，这将是该行业未来的重大挑战。 量子技术带来的最大风险是其解码所有当前密码学的潜力。企业需要警惕量子霸权可能带来的安全风险。然而，根据全球风险研究所的说法，这种攻击至少需要十年时间才能成为可能。 虽然大多数业内人士认为量子霸权将在十年内实现，但公众对风险时间表的看法有些不合时宜，因此企业在减轻潜在风险方面滞后。全球风险研究所评估量子风险时间表的一项调查发现，90% 的受访者表示量子威胁时间表接近 20 年大关。 GlobalData对量子霸权五年的预测附带了一些警告。即使在硬件和软件可用的情况下，企业仍然需要知道如何使用量子计算，并了解它可能不是解决业务问题的灵丹妙药。这位分析师表示，这项技术将非常有用，但最初是针对一组狭窄且定义明确的问题。目前，IT 部门应该跟上发展的步伐，但公司的其他部门需要为适合量子计算解决方案的问题做好准备。目前还没有企业需要拥有一台量子计算机，但是在云中可以进行先行者探索，现在是开始思考可能性的时候了。 |
