在很多人眼中，量子計算機被認為能夠完成經典計算機所不能完成的任務。

聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

在很多人眼中，量子計算機被認為能夠完成經典計算機所不能完成的任務。

事實上，如果量子計算機缺乏足夠數量的處理單元，即量子比特，以及足夠的穩定性來做有用的工作，這些好處就仍然只是理論上的。

目前，全球少數國家和地區，包括美國、中國、歐盟與日本，以國防、軍工、科研部門為代表的力量都在量子計算領域發力，并帶動了該領域的投資增長。

與此同時，從IBM、谷歌、英特爾到國內的百度、阿里巴巴、騰訊，大公司也正在加大該領域研發與商用探索的力度。

例如，IBM開發出了一臺50量子比特的量子計算原型機，Google也推出了一款72量子比特的芯片。但是，這些產品要成為真正有用的設備，挑戰猶存。

近期，IBM的兩位科學家就量子計算機的總體趨勢、能解決的問題，與經典計算機的關系，以及當前面臨的挑戰發表了自己的看法。

這些看法有助于我們對量子計算機形成更為清晰的認識，同時幫助我們對這一科學應用的前沿保持一份敬畏之心。

1.量子計算機不會取代經典計算機

IBM英國與愛爾蘭首席技術官Andy Stanford Clark表示：“量子計算機永遠無法運行if/then/else類型的邏輯，這是我們所熟悉的從一個步驟到另一個步驟，也就是傳統馮諾依曼結構的計算機所采用的邏輯。”

2.量子計算機擅長解決優化問題

Stanford Clark認為：“當你有一個指數級的排列數需要運算時，量子計算機真的很擅長解決這些問題。”

“例如，如果你正在優化飛機路線的里程，或者優化鐵路網絡的備件布局，那就有2的n次方種可能性，你必須嘗試每一種可能性以找到最佳的解決方案。

“如果你有一個2的100次方種可能性的問題，經典計算機將難以勝任。而在一臺100量子比特的量子計算機上，你在一次操作中就能解決它。”

IBM超導量子比特量子計算的技術領導人說：“我們知道一些可以實現指數加速的算法。例如，量子化學或材料科學問題、計算分子的性質，都是量子計算機可以幫助解決的。”

3.量子計算機將擴展經典計算機

Stanford Clark說：“我們不會看到人們扔掉他們所有的經典計算機，并用量子計算機取代它們，”

“我們將看到，就像你的經典計算機上有一個數學協處理器（maths co-processor）和一個GPU一樣……在你的經典計算機旁也將有一個量子計算機協處理器。”

“當你必須解決一些大規模的指數問題的時候，你可以把它打包，扔到量子協處理器上，它會注解答案，然后你會繼續用你的經典算法來獲得你的答案。”

4.我們需要50到60個量子比特的計算機來做有用的工作

Stanford Clark說：“量子計算機取代經典計算機的關鍵點是50到60個量子比特。……當我們達到50量子比特的水平，我們能夠做出有用的計算。”

5.構建可工作量子計算機并非易事

Stanford Clark說：“我們目前有一個50量子比特的計算機原型，但問題是量子相干性，……這意味著你不能用你的50個量子比特來完成很多有用的事情，所以我們還有一段路要走。”

Filipp補充說：“挑戰在于，讓硬件達到我們可以使用它并運行實用算法的水平。”

“這意味著我們不僅要增加量子比特的數量，而且必須增加相干性。我們必須改進這一點，以便我們能夠解決實際算法。”

“我們有一個提升相干性的路線圖，但在實際的量子計算機中仍然是一個重大的挑戰。”

6.我們不知道如何編寫有用的量子軟件

Stanford Clark說：“目前我們還不知道如何編寫量子計算機的復雜算法，因為我們已經如此習慣于使用經典計算機。”

“我們只是沒有經驗，試圖去用量子計算機解決我們曾用經典計算機解決的問題。”

7.量子計算機需要糾錯

“量子比特內部也存在容錯，”Stanford Clark補充說，量子計算機需要相當于傳統計算機中發現的錯誤校驗奇偶位。

“在量子計算機中，你需要同樣的技術，這樣我們就可以檢測到一個比特在無意中翻轉或出現在錯誤的狀態，而錯誤可以被校正。”