多年來(lái)，科學(xué)家們一直致力于讓量子計(jì)算成為現(xiàn)實(shí)，如果在2017年取得的進(jìn)展是有意義的，那么它看起來(lái)就不像是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想了。今年量子計(jì)算領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，從量子模擬器的成功建造到出現(xiàn)能夠利用光量子態(tài)的物理學(xué)家。

除了理論應(yīng)用之外的技術(shù)，我們可以通過中國(guó)使用量子衛(wèi)星向地球發(fā)送數(shù)據(jù)或IBM測(cè)試量子計(jì)算處理器的情況就了解這項(xiàng)領(lǐng)域的發(fā)展情況?？梢源_定的是，在談?wù)摿孔佑?jì)算機(jī)的發(fā)展上離不開提到英特爾公司的最新成就：17位量子超導(dǎo)芯片。

這個(gè)項(xiàng)目值得我們注意，因?yàn)榱孔佑?jì)算有可能以不同尋常的方式改變我們的技術(shù)(和我們的世界)，而這一切都要?dú)w功于這些量子計(jì)算機(jī)處理信息的方式。簡(jiǎn)而言之，傳統(tǒng)的計(jì)算方法使用位來(lái)傳遞位于1或0(開啟或關(guān)閉)狀態(tài)的信息。而量子計(jì)算可以同時(shí)代表1和0，從而能夠處理數(shù)百萬(wàn)行代碼。

Andrew Childs是馬里蘭大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教授，同時(shí)也是量子信息和計(jì)算機(jī)科學(xué)聯(lián)合中心(QuICS)的聯(lián)合主任， 他在電子郵件中對(duì)Futurism網(wǎng)站回答說(shuō)：“量子計(jì)算機(jī)將為我們處理一些普通的經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問題，比如破解加密和計(jì)算分子和其他材料的特性這類問題。”

他補(bǔ)充說(shuō)：“雖然它們似乎只會(huì)給非常具體的問題帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，但其中一些問題具有重要的應(yīng)用，如果沒有量子計(jì)算機(jī)，這些應(yīng)用可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。”

芝加哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系的Fred Chong和西摩·古德曼教授對(duì)此做了進(jìn)一步的研究，他說(shuō)：“量子計(jì)算機(jī)的用途仍是未知數(shù)，一旦我們有了更大的量子計(jì)算機(jī)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們。”Childs回應(yīng)了Chong的一些觀點(diǎn)，他認(rèn)為，像量子計(jì)算機(jī)用途的結(jié)論“很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)”。

在最近的幾年里，有很多量子計(jì)算突破的例子，但這并不意味著科學(xué)家和研究人員對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。其實(shí)還存在很多我們不知道的東西。

因此，與量子計(jì)算的未來(lái)一樣令人興奮的是，Chong甚至沒有預(yù)見到，在不久的將來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)會(huì)被用于實(shí)際用途——非量子增強(qiáng)的iphone或mac電腦將會(huì)在明年推出。他確實(shí)相信這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)在他有生之年到來(lái)。“樂觀地說(shuō)，我們可能會(huì)在五年內(nèi)展示一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用，”Chong說(shuō)道。“或者更有可能在10年內(nèi)完成。”

當(dāng)被問及哪些領(lǐng)域可能會(huì)吸引更多的注意力時(shí)，Childs指出兩個(gè)例子：量子模擬和化學(xué)模擬。不同于其他兩個(gè)領(lǐng)域，他更希望看到更簡(jiǎn)單的凝聚態(tài)系統(tǒng)的模擬。Childs認(rèn)為，這不僅可以通過更低的成本成本來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可能對(duì)科學(xué)界產(chǎn)生不可估量的影響。然而，Chong非常希望看到軟件的發(fā)展，因?yàn)殚_發(fā)硬件已經(jīng)獲得了更多的關(guān)注——英特爾的芯片就是證明。

他說(shuō)：“這將是一項(xiàng)巨大的需求，我們需要在開發(fā)軟件和培訓(xùn)能夠解決問題的人才方面趕上這些需求。”

毋庸置疑的是，那些無(wú)論是在學(xué)術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上投資量子計(jì)算機(jī)的人都有自己的工作要做。如果他們想讓這項(xiàng)技術(shù)成為主流，并最終拋棄我們擁有的每一臺(tái)設(shè)備的傳統(tǒng)計(jì)算技術(shù)，那么他們維持當(dāng)下的工作會(huì)變得更加困難。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，無(wú)論在短期和長(zhǎng)期的工作都需要克服許多挑戰(zhàn)。Childs認(rèn)為，超越前一代系統(tǒng)的是他們的目標(biāo)發(fā)展道路。

他說(shuō)：“研發(fā)中的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的效率需要在一些任務(wù)(不一定是意義的)里能夠令人信服地超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)是一個(gè)很重要的短期目標(biāo)，而且看起來(lái)即將實(shí)現(xiàn)。但在理論和實(shí)驗(yàn)兩方面，這個(gè)領(lǐng)域都充滿了挑戰(zhàn)。”

Chong提出的另一個(gè)短期目標(biāo)是開發(fā)100位的量子計(jì)算機(jī)。根據(jù)我們目前擁有的技術(shù)，世界上最大的量子計(jì)算機(jī)只能使用51位量子位。其實(shí)我們有D-Wave的2000位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但它是通過優(yōu)化而不是設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在我們管理了100量子位之后，下一步是1000量子位，這兩者我們期望都是擁有多功能的。“這需要進(jìn)行很多精密的工程，”Chong說(shuō)。

我們將拭目以待，看看量子計(jì)算的下一個(gè)重大進(jìn)展將會(huì)是什么，以及普通人能夠何時(shí)從這項(xiàng)技術(shù)中受益。不管需要多長(zhǎng)時(shí)間，或者需要多少工作，有一件事是清楚的：我們無(wú)比接近量子計(jì)算的時(shí)代……我們可以進(jìn)行假設(shè)，但事實(shí)上我們尚未生活在這樣的一個(gè)時(shí)代。