成為量子計(jì)算書呆子（或狂熱者，對(duì)于我們這些不太容易自嘲的人）的危險(xiǎn)之處在于，不可避免地會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題是：“但是量子計(jì)算機(jī)能做什么而經(jīng)典計(jì)算機(jī)不能？”

老實(shí)說(shuō)，這是一個(gè)有點(diǎn)時(shí)髦的問(wèn)題。不是因?yàn)榱孔佑?jì)算不能做任何現(xiàn)實(shí)世界中很酷的事情，而是因?yàn)槲覀冇邢薜念^腦還沒(méi)有完全設(shè)法開(kāi)發(fā)出對(duì)量子效應(yīng)可能提供的優(yōu)勢(shì)非常有用的算法。例如，如果這是一種精神上的困境，那就類似于一個(gè)人試圖將他們的思想圍繞在一個(gè)無(wú)所不知、無(wú)所不能的神的概念上。這很難，因?yàn)槲覀儾恢牢覀儾恢朗裁础?/p>

在我們目前確定的與量子計(jì)算相關(guān)的非常小的領(lǐng)域中，量子計(jì)算機(jī)可以使用 Quantum Algorithm Zoo 中的一系列已知算法。但是這個(gè)列表，就像維基百科上的另一個(gè)列表一樣，是一項(xiàng)正在進(jìn)行的工作。一個(gè)人必須樂(lè)于鉆研高級(jí)數(shù)學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域——它們被稱為神諭——事實(shí)證明，這是一個(gè)有點(diǎn)限制的因素。

當(dāng)前——而且相當(dāng)嚴(yán)酷——的事實(shí)是，實(shí)際上沒(méi)有任何現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題只能用量子計(jì)算機(jī)解決。至少不是現(xiàn)在。如果你給它幾百萬(wàn)或十億年（以及足夠的能量），我們目前關(guān)心的任何事情很可能可以在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上解決。并非每個(gè)計(jì)算釘都需要量子計(jì)算錘。IBM QStart 總監(jiān) Katie Pizzolato 和德克薩斯州奧斯汀量子計(jì)算初創(chuàng)公司 Strangeworks 的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 William Hurley 就量子計(jì)算的現(xiàn)狀發(fā)表了自己的看法。

不可否認(rèn)量子計(jì)算的潛力

Pizzolato 說(shuō)，我們?nèi)蕴幱诹孔佑?jì)算的早期階段，至少還需要幾年時(shí)間才能解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題，不過(guò)他補(bǔ)充說(shuō)，這并不意味著人們還沒(méi)有嘗試過(guò). “我們有 130 多家代表世界 500 強(qiáng)公司、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、研究實(shí)驗(yàn)室、政府實(shí)驗(yàn)室和初創(chuàng)公司的組織，他們今天在真實(shí)的量子硬件上試驗(yàn)真實(shí)的商業(yè)問(wèn)題，”她說(shuō)。

量子計(jì)算繼續(xù)吸引我們的想象力并引起如此多興趣的原因是它解決一組特定問(wèn)題的潛在速度仍然非常吸引人，即使我們還沒(méi)有完全做到這一點(diǎn)。從理論上講，量子計(jì)算機(jī)的復(fù)雜程度意味著它可以解決眾多行業(yè)的史詩(shī)般的挑戰(zhàn)，從制藥到運(yùn)輸?shù)交A(chǔ)設(shè)施再到金融和網(wǎng)絡(luò)安全。這是因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)擅長(zhǎng)因式分解大得離譜的數(shù)字，并且擅長(zhǎng)解決旅行商問(wèn)題等數(shù)學(xué)難題，這些問(wèn)題很快就會(huì)讓經(jīng)典計(jì)算機(jī)不堪重負(fù)。

“我認(rèn)為公眾很可能會(huì)錯(cuò)過(guò)量子計(jì)算的所有奇跡，”赫爾利說(shuō)。“他們會(huì)受到影響，但很可能不是直接用戶，因此可能不會(huì)感到意外?！?Hurley 說(shuō)，不太可能很快開(kāi)發(fā)出一種供人們?cè)谟懻摿孔佑?jì)算能力時(shí)指出的“殺手級(jí)應(yīng)用程序”類型的算法。

那么，如果很難提出要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，為什么還要對(duì)它充滿熱情呢？赫爾利說(shuō)，因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)不能解決現(xiàn)實(shí)世界中的大問(wèn)題并不意味著它不能在這個(gè)過(guò)程中提供幫助。事實(shí)上，他認(rèn)為從量子計(jì)算的角度來(lái)看，氣候變化和癌癥研究中發(fā)現(xiàn)的一些計(jì)算復(fù)雜性將是探索的良好候選對(duì)象。

“雖然我不確定量子是否會(huì)‘解決’其中任何一個(gè)，但我確實(shí)認(rèn)為它將對(duì)這兩個(gè)領(lǐng)域的最新技術(shù)水平產(chǎn)生巨大影響，”他說(shuō)。

Pizzolato 對(duì)量子計(jì)算對(duì)許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的影響持樂(lè)觀態(tài)度。“它背后的想法從根本上是創(chuàng)新的，并且正在不斷研究新的想法，”她說(shuō)。她說(shuō)，量子研究人員一直在“突破量子計(jì)算機(jī)所能做的事情的界限，同時(shí)弄清楚它如何影響我們生活的世界”。然而，要做到這一點(diǎn)，就需要與金融服務(wù)行業(yè)、能源、電子、汽車、化學(xué)、醫(yī)療保健和航空等行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者保持不斷的接觸。

在接下來(lái)的十年里，Pizzolato 對(duì)新材料的模擬或藥物發(fā)現(xiàn)等事情寄予厚望。

在某些問(wèn)題上，量子計(jì)算機(jī)比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)具有天然的指數(shù)優(yōu)勢(shì)，例如本質(zhì)上是量子的問(wèn)題，如量子化學(xué)，”Pizzolato 說(shuō)。她說(shuō)，機(jī)器學(xué)習(xí)是量子計(jì)算加速的另一個(gè)很好的候選者?！拔覀兤诖嗟难芯縼?lái)建立實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，”她說(shuō)。

Hurley 說(shuō)，僅僅因?yàn)楣娺€看不到量子計(jì)算的具體結(jié)果，并不意味著它對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題無(wú)關(guān)緊要。“我認(rèn)為我們?cè)谡顿Y于量子計(jì)算的數(shù)十億美元中看到了這一點(diǎn)，”他說(shuō)?！斑@比人們乍一看可能想的要大得多。

美國(guó)最近宣布了一項(xiàng) 10 億美元的量子和人工智能計(jì)劃，其中 3 億美元用于開(kāi)發(fā)新的能源部量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室。

結(jié)論

或許——就像道格拉斯·亞當(dāng)斯在《銀河系漫游指南》中的超級(jí)計(jì)算機(jī)“深度思考”一樣，它對(duì)“生命、宇宙和一切的終極問(wèn)題”的回答是 42——這并不是要解決我們知道如何解決的問(wèn)題問(wèn)，但要問(wèn)量子計(jì)算可以解決的正確問(wèn)題。

因?yàn)?，你知道量子?jì)算機(jī)不能做什么嗎？它不能告訴你它是否可以做任何有用的事情?？赡苄枰覀冎虚g的創(chuàng)意人員自己解決這個(gè)問(wèn)題。

審核編輯黃昊宇