量子計(jì)算何時(shí)才能落地

美國(guó)國(guó)家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)科學(xué)院本周發(fā)布了一份介紹量子計(jì)算現(xiàn)狀的報(bào)告?？紤]到有人推測(cè)這類(lèi)設(shè)備可能使目前的加密方案變得毫無(wú)價(jià)值，這個(gè)話(huà)題令人不無(wú)擔(dān)憂(yōu)。

好消息是，你的秘密信息至少n年內(nèi)應(yīng)該不會(huì)被量子技術(shù)竊取，報(bào)告對(duì)于這個(gè)n到底指多少年未加定義。也許更重要的是，量子計(jì)算研究人員可以期盼n年的資助，因?yàn)檎l(shuí)也猜不準(zhǔn)制造出商業(yè)上實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)需要多久。

該報(bào)告名為《量子計(jì)算行業(yè)的進(jìn)展和前景》，十大研究結(jié)果中的第一個(gè)是這樣描述現(xiàn)狀的：

鑒于量子計(jì)算的現(xiàn)狀和最近取得進(jìn)展的速度，在未來(lái)十年內(nèi)制造出能夠破解RSA2048或類(lèi)似的基于離散對(duì)數(shù)的公鑰加密系統(tǒng)的量子計(jì)算機(jī)是非常意外的事。

報(bào)告捎帶提到了認(rèn)為這種系統(tǒng)不可能搞出來(lái)的幾名研究人員，支持這個(gè)更廣泛的觀點(diǎn)：如果我們目前對(duì)于量子物理學(xué)的理解正確的話(huà)，搞不出這種系統(tǒng)是沒(méi)有明顯的理由的。

但是對(duì)于參與報(bào)告的專(zhuān)家小組來(lái)說(shuō)，從沒(méi)有理論障礙跨越到給出實(shí)際的交付日期，這個(gè)要求太過(guò)了?？紤]到需要很長(zhǎng)時(shí)間才能制造出可擴(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)，他們改而提議采用一種框架來(lái)評(píng)估進(jìn)度，這需要密切關(guān)注錯(cuò)誤率。

目前依賴(lài)量子比特（qubit）的的量子系統(tǒng)犯的錯(cuò)誤實(shí)在太多了，無(wú)法大規(guī)模使用。

Qubits可以同時(shí)代表0和1，這個(gè)現(xiàn)象名為疊加。它們帶來(lái)了比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的計(jì)算能力（至少在實(shí)驗(yàn)室是這樣），這就是為什么人們擔(dān)心加密密鑰可以更容易被破解。但是制造出一臺(tái)能夠處理足夠多量子比特的機(jī)器帶來(lái)了眾多尚未解決的挑戰(zhàn)。

據(jù)報(bào)告聲稱(chēng)：“如果計(jì)算足夠可靠以支持大規(guī)模環(huán)境下的糾錯(cuò)，如今較龐大的量子設(shè)備中量子比特的平均錯(cuò)誤率需要降低至十分之一或百分之一；在這樣的錯(cuò)誤率下，這些設(shè)備所擁有的物理量子比特?cái)?shù)量就需要至少增加10 ^ 5倍，那樣才能制造出實(shí)用數(shù)量的有效邏輯量子比特。”

報(bào)告還稱(chēng)，要預(yù)測(cè)這一幕何時(shí)出現(xiàn)太難了。

讓人驚訝的是，英特爾很高興

IT外媒TheRegister詢(xún)問(wèn)銷(xiāo)售量子計(jì)算硬件的D-Wave公司對(duì)此報(bào)告有何評(píng)論。該公司發(fā)言人說(shuō)沒(méi)有人要補(bǔ)充的。

英特爾的量子硬件主管吉姆·克拉克（Jim Clarke）認(rèn)為，研究結(jié)果從另一個(gè)側(cè)面驗(yàn)證了這家芯片制造商目前所做的工作。

他通過(guò)電子郵件說(shuō)：“國(guó)家科學(xué)院的報(bào)告給能夠破解密碼的量子計(jì)算機(jī)劃定的時(shí)間范圍與英特爾所持的觀點(diǎn)非常一致；英特爾同樣認(rèn)為，商業(yè)上實(shí)用的系統(tǒng)大概10年后才會(huì)問(wèn)世。就所需的量子比特?cái)?shù)和糾錯(cuò)而言，破解密碼是要求最苛嚴(yán)的應(yīng)用之一?！?/p>

不過(guò)克拉克表示，不太先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)可能更早在其他應(yīng)用領(lǐng)域助一臂之力，比如化學(xué)和材料系統(tǒng)的模擬。

英特爾在1月份暢談了“Tangle Lake”，這是一款49個(gè)量子比特的超導(dǎo)量子測(cè)試芯片。當(dāng)時(shí)，英特爾實(shí)驗(yàn)室公司副總裁兼總經(jīng)理邁克?梅伯里（Mike Mayberry）說(shuō)：“我們預(yù)計(jì)5年到7年后業(yè)界才會(huì)著手處理工程規(guī)模問(wèn)題，可能需要100萬(wàn)個(gè)或更多的量子比特才能做到商業(yè)上實(shí)用?！?/p>

或許值得一提的是，芝加哥大學(xué)的戴安娜?富蘭克林（Diana Franklin）教授在5月份的美國(guó)國(guó)會(huì)量子計(jì)算聽(tīng)證會(huì)上表示，這種規(guī)模的量子計(jì)算機(jī)“尚未執(zhí)行實(shí)用的計(jì)算”，功能與20世紀(jì)80年代的臺(tái)式PC一樣弱。

預(yù)測(cè)十年后實(shí)用產(chǎn)品才問(wèn)世和“未來(lái)十年別抱任何指望”兩者如何協(xié)調(diào)起來(lái)？這就要看你是看到玻璃杯半滿(mǎn)，還是你不確定這只玻璃杯可以盛水，如果能搞到這樣一只玻璃杯的話(huà)。

報(bào)告指出，2000年至2017年期間，量子計(jì)算在Gartner的成熟度曲線(xiàn)（又譯炒作周期）上出現(xiàn)了11次，每次都列在成熟度曲線(xiàn)的最早期階段，每次都被認(rèn)為十年后才落地。

更直言不諱地說(shuō)，第四大研究結(jié)果如下：

鑒于委員會(huì)可獲得的信息，能夠預(yù)測(cè)可擴(kuò)展量子計(jì)算機(jī)的時(shí)間范圍還為時(shí)尚早。

但籌集資金并非為時(shí)尚早。這是富蘭克林在國(guó)會(huì)作證時(shí)傳達(dá)出來(lái)的訊息，她引用了中國(guó)、歐洲和英國(guó)等競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家大力投資的現(xiàn)狀：聯(lián)邦政府需要打開(kāi)錢(qián)包，只是誰(shuí)也不知道錢(qián)包要打開(kāi)多久。