“量子计算机目前还无法解决任何真正有价值的现实问题。”Google Quantum AI软件工程经理叶平近期在一场公开演讲中直言,他表示,目前量子计算机仍停留在实验室阶段,尚无法解决任何具有实际价值的问题,尽管如此,产业正逐步向可商用的关键转折点发展。
叶平指出,量子计算机目前尚未落地,其瓶颈在于“容错能力”。由于量子系统极易受到环境干扰,数据在运算过程中容易产生错误,需要依赖量子错误纠正机制。
然而,尽管相关理论已发展超过20年,“真正能在实体硬件上展示量子错误纠正的成果,大约是一年前才出现”,显示其技术仍处于早期阶段。
量子应用落地的5个阶段
尽管外界普遍看好量子计算发展潜力,但目前学界与产业对“量子优势”的定义存在分歧。
过去学界认为,只有当量子计算机在速度上达到“指数级优于传统计算机”时,才算具备优势。然而,站在企业的角度,对于量子优势的看法更务实,不一定要指数级的性能提升,“只要比现有计算机快一点、便宜一点,就是实际的优势”,他说。
这种分歧也体现在Q-Day的定义上。在后续交流座谈中,国内知名量子科学家、中原大学量子信息中心主任张庆瑞提到,各界对Q-Day有不同的看法:一派认为Q-Day是指量子计算机技术已可破解主流加密技术,另一派则认为Q-Day是量子计算机整个生态系统成熟的时间。
叶平进一步说明,目前Google提出量子应用发展的5个阶段,在此之前是长期的量子信息科学的基础研究。第一阶段是在抽象环境下发掘新的量子算法;第二阶段是找出具有优势的适用场景;第三阶段是将量子优势转化为实际应用;第四阶段是优化(降低量子比特数量与计算成本);第五阶段是应用部署。
叶平指出,目前多数技术仍停留在前二至三阶段之间,距离大规模商业化仍有一段距离。
即便已有潜在算法,然而,要从实验室走向真实世界,应用到现实问题仍是一大挑战。
他举例,量子算法通常有严格限制条件,现实世界问题往往难以完全符合,“你会发现很多真实问题,无法直接套用既有量子模型,这中间存在很大的差距。”
目前有几个被看好的应用领域,例如新药研发、电池材料、核能模拟,但这些仍需要进一步验证与调整。
成本逐渐下降,硬件与算法的交汇
尽管挑战重重,叶平强调,量子应用的可行性正在提升。
他以知名的算法Shor为例,过去25年所需量子资源已下降约三个数量级,显示算法的持续优化已降低实现门槛;而另一方面,量子硬件能力也在不断提升。
“当硬件能力与应用需求在某个时间点交汇,量子应用就会开始真正落地”,叶平说。
不过,他也坦言,量子应用开发面临“集体行动的困境”。
因为算法一旦被发现,很难建立长期竞争优势(除专利外),这导致企业投入的动力不足。“有些企业可能会选择观望,等待学界先做出突破,而不是自己投入大量资源”,他说。
尽管面临重重挑战、集体行动的困境,叶平认为,现在正是投入量子领域的时机。“问题还很多、挑战还很大,但现在是学生与研究者入场的最佳时刻”。
从叶平分享的内容来看,Google对于量子应用的态度务实审慎,虽然短期内还无法商用,但长期的发展潜力巨大。
在AI带动算力需求激增的同时,量子计算被视为下一代关键技术之一。尽管距离真正改变产业仍需时间,但从算法、硬件到应用场景的逐步推进,全球科技巨头已提前布局。