量子计算的争议焦点并非潜力大小,而是现有技术是否已具备解决现实问题的能力。图片来源:Shutterstock

量子计算领域的投资热度持续升温。美国政府与多家科技巨头正加快投入,并普遍将2028年至2030年前后视为量子计算迈向实用化的关键窗口期。不过,多位研究人员指出,当前行业仍未拿出可验证的商业化应用成果。

据 The Verge 6月30日(当地时间)报道,现阶段量子计算机仍面临设备规模有限、误差率较高等问题,尚未出现能够在真实产业场景中解决实际问题的案例。研究界普遍认为,量子计算虽然具备远超传统计算的潜力,但整体仍处于实验室阶段。

尽管如此,美国仍在加速推动量子产业发展。美国总统Donald Trump的科学顾问近期提出目标,希望到2028年开发出可用于科学研究的量子计算机。围绕与中国的技术竞争,Trump也已签署支持美国量子计算产业的行政令,并提出计划,拟于2030年至2031年完成政府系统向后量子密码(Post-Quantum Cryptography)的迁移。

企业层面也给出了相近的时间表。Microsoft今年6月发布量子芯片“Majorana 2”,并表示距离在2029年前实现可扩展的实用量子计算机又近了一步。IBM则计划在未来5年投入逾100亿美元,目标是在2029年前建成一套数据中心级量子计算系统,具备200个逻辑量子比特(Logical Qubit)。Quantinuum也提出,到2030年实现数百个逻辑量子比特。

不过,学界认为,企业路线图与现实技术水平之间仍存在明显落差。英国University of St Andrews物理学家Henry Legg直言,Microsoft的这次发布“完全是胡说八道”。他在近期发表于《Nature》的论文中指出,Microsoft去年发布的研究内容、论文表述与新闻稿之间存在明显差异;同时,被Microsoft视为核心技术基础的Majorana粒子,迄今仍缺乏充分验证,仅凭公开数据很难支撑公司的相关说法。

面对质疑,Microsoft迅速作出回应。负责量子计算业务的Chetan Nayak表示,他对公司的研究结果和路线图“100%有信心”,并称相关论文已经展示了对Majorana粒子的生成与控制。但University of Waterloo教授Rajibul Islam认为,“现阶段还很难将其视为成熟技术”。

从技术层面看,量子计算机面临的最大门槛仍是误差问题。作为基本计算单元的量子比特对外部环境极为敏感,信息难以长时间稳定保存,计算链路越长,误差累积也越快。为解决这一难题,行业正将重点放在量子纠错(Error Correction)上,即利用多个物理量子比特共同编码同一信息,以提高计算稳定性。

近期,这一方向也出现了一些进展。Google表示,已于2024年利用105个物理量子比特实现1个逻辑量子比特。到了2025年,IBM与Amazon分别称,已将实现1个逻辑量子比特所需的物理量子比特数量降至12个和9个;Quantinuum则宣称,已将这一数字进一步降至2个。Princeton University研究团队也在去年11月表示,开发出信息保持时间较以往提升3倍以上的超导量子比特。

但量子纠错取得进展,并不意味着量子计算即将进入实用阶段。Google曾于2019年宣布实现所谓“量子优越性”(Quantum Supremacy),但当时完成的计算更接近随机数生成,并不对应实际产业需求。其去年公布的分子模拟成果,同样被认为主要面向科研任务,与解决真实工业问题之间仍有距离。

Boston University教授Dries Sels表示,即便现在拿到一台拥有数百个可纠错量子比特的设备,人们依然未必清楚它究竟能用来做什么。

不过,业界并未否认量子计算的长期潜力。研究人员认为,一旦具备足够强的分子模拟能力,量子计算有望在新药研发、下一代电池以及太阳能电池设计等领域,展现出超越现有超级计算机的能力。

King's College London教授Eleanor Crane表示,如果能够精确模拟光合作用及太阳能电池中的量子现象,将有助于理解相关自然机制,并推动下一代太阳能电池研发。她预计,到2028年前后,量子计算或将在部分科学研究场景中实现实质性应用。

但也有专家持更为谨慎的判断。Princeton University教授Andrew Houck认为,真正具备实用价值的量子计算机,至少要到2035年后才有可能出现。Rajibul Islam也预计,要达到可用于破译密码的大规模应用水平,至少还需要10年以上。Henry Legg则表示,“未来10年,甚至几十年内,是否会出现真正有用的量子计算机,目前仍缺乏确凿证据。”

总体来看,当前量子产业仍呈现“投资和路线图先行、技术验证相对滞后”的局面。尽管美国政府和企业普遍将2028年至2030年前后视为实用化节点,但能否在降低误差的同时实现大规模扩展,以及扩展后的设备究竟能解决哪些现实问题,仍是决定行业前景的核心变量。

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