尽管量子技术方兴未艾,但在2022年,量子计算的媒体热度或仍将远超其实际应用水平。德勤全球预测,多家量子计算机(QC)制造企业旗下QC的量子体积——即可用于计算的量子位(qubit)的数量和可靠性——将在2021年的基础上翻番。
2021 年,创投资本在该领域投入了超 10 亿美元,其中一家公司甚至以数十亿美元的估值敲钟上市。1此外,包括中国、印度、日本、德国、荷兰、加拿大和美国在内的各国政府对量子技术的投资可能会使今年的总投资金额跨过50亿美元大关。2然而,尽管我们预计大量新闻报道会纷至沓来,但同时我们也预测,全球范围内只有不到十来家公司会真正将QC用于日常运营,3且其应用范围仍将止于与优化问题相关的有限案例。2022年,QC相关软硬件和QC即服务领域的总收入可能不足5亿美元。
量子潜力巨大,但执行并非易事当前QC所处的阶段与19 03年12月17日机身重于空气的飞机首次升空的阶段大致相当。当时,没有人怀疑飞机具有广泛用途,所有人都为动力飞行的实现而兴奋不已......然而,莱特兄弟造出的飞行器在当天最好的一次飞行距离仅达到255米,持续了约1分钟,速度约15公里/小时,机上仅有一名飞行员,未搭载任何货物,也没有任何转向。这虽是历史性的成就,但却无甚实际用处。尽管如此,十多年后,飞机在第一次世界大战中发挥了至关重要的作用,而现今时代的发展速度更是今非昔比。只是,量子计算能否走上同样的道路仍未可知。
尽管QC比五年前提升了好几个数量级,但在解决现实问题方面仍不具备经济效益。QC目前所执行的任务中,有许多均可通过普通笔记本电脑都完成,而后者所需的成本却远远更低。5QC实用性方面的问题并非缺乏应用案例、资金、投入甚至发展进程,而是在于当前的QC还不足以强大到能处理传统计算机无法解决的问题。我们尚不清楚真正能为QC带来实用性的量子体积(即拉动QC计算能力的量子位数量和可靠性)究竟需要达到怎样的量级。企业测量量子体积的方式也不尽相同,但目前来看同类可比的量子体积每隔几年便会翻番甚至更多,这似乎预示着某种进步。
但要使QC真正具备多种现实应用的量子体积需达到一千、一百万还是十亿,目前尚无从知晓。通常在预测报告的这一部分,我们会讨论为何读者应关注这一主题。某些行业的确需要关注并主动涉足量子领域——对此类行业企业而言,安排小团队打打头阵不失为一个对冲风险的好办法。但在此我们要特别指出,对许多行业的大部分读者而言,他们无需关注各家量子计算公司在未来一两年发布的种种新闻公告。请别误会。这些公司正投入数十亿美元开展研发,也正锐意探索工程和科学领域的新疆界,并且,当真正实用的量子计算机在某一时点被打造出来之时,它们在2022与2023年间取得的成就将被证明是推动QC迈向实用的关键步伐。
但无论是制造更多量子位还是制造更稳定的量子位,抑或双管齐下,均不大可能在未来几年内带来具有广泛用途的QC。那么,我们应该对量子计算机视若无睹吗?非也。QC其实已经在少数领域中发挥了实际作用,相关资金投入亦已到位。这些领域包括:• 优化。目前已有公开消息显示,一种特殊的QC更被用于解决现实世界的优化问题,例如公交线路优化和无线通信蜂窝小区规划等。但其中大部分更像是处于概念验证阶段的试验,尚未进行大规模或实质性的部署。6换言之,这一技术是可行的,效益是有的,但相关解决方案似乎未得到持续运用,原因在于采用传统技术也可以实现同样的优化,且更具成本效益。然而最近,一家加拿大连锁生鲜超市成功利用QC将优化运算时间“从25小时缩短到几秒钟”,并计划“在日常生产环节中启用量子技术”。
7在未来几年内,我们可能还会看到更多物流和供应链方面的实际应用落地。• 量子化学和材料科学。原子层面的新材料设计对于传统计算机而言难如登天,而QC却在模拟量子效应方面——无论是新半导体材料、工业制造用催化剂,还是医疗应用——具有先天优势。最早的意见认为,对一个包含上千个原子的大分子进行有意义的研究需要的量子位数量为800-1,500个,而这需要多年之后才能实现。8但从近期硬软件领域的创新来看,这一估计可能趋于保守;现实世界的应用可能在3到5年内即可成真。