傳統(tǒng)計算機(jī)性能的提升面臨挑戰(zhàn)，光子計算、量子計算、生物計算等新的技術(shù)都引發(fā)了業(yè)界關(guān)注。量子計算被認(rèn)為能夠解決傳統(tǒng)計算不能解決的問題，但目前量子計算面臨諸多挑戰(zhàn)，性能還δ超越傳統(tǒng)計算機(jī)。從實踐者的角度看，量子計算的部署至少還需要幾年時間。
到目前為止，提到量子計算大部分人都會認(rèn)為這是一種革命性的技術(shù)，它利用量子力學(xué)的奇特特性更快解決問題，甚至解決普通計算機(jī)無法解決的問題。這些問題從數(shù)學(xué)到零售業(yè)，從物理到金融。如果率先掌握量子技術(shù)，將有利于提升國家的競爭力。
量子計算的前景在20世紀(jì)80年代首次得到認(rèn)可，但至今仍δ實現(xiàn)。量子計算機(jī)難以設(shè)計、建造和編程。其中，相干性、量子損失是巨大的挑戰(zhàn)，這對量子計算機(jī)的運營至關(guān)重要，這可能會導(dǎo)致重要程序在運營之前系統(tǒng)就崩潰。
目前全球有許多巨頭都參與了量子計算的競爭，國外的IBM、谷歌、英特爾，國內(nèi)阿里、華為都取得了不同程度的進(jìn)展，學(xué)術(shù)界以及國家實驗室也有量子計算的相關(guān)研究。
雖然IBM，谷歌和IonQ正在測試50 、72甚至-160量子λ的設(shè)備，但?增加一個量子λ就會使機(jī)器復(fù)雜程度增加兩倍，在這些量子λ有限的系統(tǒng)中，研究人員只能在量子衰減之前執(zhí)行少量量子操作或“門”。太多的量子比特會使系統(tǒng)崩潰。
不僅如此，建造和操作量子計算機(jī)的?一步都很難，與傳統(tǒng)的芯片不同，要?用激光捕獲單個原子，要?用激光器來制造。這通常需要將處理器保持在幾乎絕對零度，控制這個系統(tǒng)被證明非常困難，電磁脈沖的設(shè)計必須完美設(shè)計，因為來自外部環(huán)境的一小部分能量可能導(dǎo)致量子比特衰減。
由振動、溫度波動、電磁波還有其他外部環(huán)境的相互作用引起的這種相干性(稱為退相干)的損失最終破壞了量子的奇異特性。鑒于目前普遍存在的退相干和其他問題，當(dāng)代量子計算機(jī)不太可能返回完全正確的答案，即使運行的時間比較短。
雖然技術(shù)和架構(gòu)的競爭正在解決這些問題，但現(xiàn)有的硬件平臺不能保持一致性并提供大規(guī)模量子計算所需的強(qiáng)大糾錯能力。或許，幾年之后可能會取得突破。
與此同時，這個價值數(shù)十億美元的問題是，在完成普及的計算方式之前，我們?nèi)绾螐囊慌_不可靠的計算機(jī)中獲得有用的結(jié)果?
答案是，工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和國家實驗室的研究人員都在尋求減少錯誤的方法。一種方法是基于各種噪聲大小的計算結(jié)果來猜測無差錯計算的結(jié)果。另一種完全不同的方法是，混合量子經(jīng)典算法，只在量子計算機(jī)上運行程序中最關(guān)鍵的部分，大部分程序運行在更穩(wěn)定的經(jīng)典計算機(jī)上。事實證明，這些策略和其他策略對于應(yīng)對當(dāng)今量子計算機(jī)的干擾問題非常有用。
雖然經(jīng)典計算機(jī)也受到各種錯誤的影響，但這些錯誤可以通過適量的額外存儲和邏輯來糾正。量子誤差校正方案確實存在，但會消耗大量的量子λ(量子λ)，以至于只有相對較少的量子λ能用于實際計算。這將使量子計算機(jī)可以計算的任務(wù)大大減少。
為了更清楚地了解量子比特的消耗，今天最先進(jìn)的基于量子門的量子計算機(jī)，它使用類似于計算機(jī)、智能手機(jī)或平板電腦中的數(shù)字電·的邏輯門，目前，最先進(jìn)的量子計算機(jī)只有50個量子λ。而目前常見的計算設(shè)備中通常有數(shù)十億個邏輯門。
麻煩的是，量子力學(xué)挑戰(zhàn)了我們的直覺。因此，我們很難找出執(zhí)行任務(wù)的最佳算法。為了克服這些問題，Los Alamos 國家實驗室的團(tuán)隊正在開發(fā)一種方法來優(yōu)化在相干的量子計算機(jī)上執(zhí)行有用任務(wù)的算法。
算法可以理解為是告訴計算機(jī)執(zhí)行操作的列表，類似于烹飪的配方。與傳統(tǒng)算法相比，量子計算的算法最好盡可能短，并且研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，最適合于給定硬件設(shè)備的特定缺陷和噪聲方案。這使得該算法能夠在退相干之前在約束時間框架內(nèi)執(zhí)行更多的處理步驟，從而將正確結(jié)果盡可能提高。這種方法的主要思想是減少門的數(shù)量，試圖在退相干之前完成執(zhí)行，讓其他錯誤來源?有成功的可能性。
當(dāng)然，量子計算正一步步走向商用。摩根大通 (JPMorgan Chase&Co)看到了將量子計算作為一種具備潛力顯著加速金融計算的方法，自2017年底以來，該銀行一直與IBM的研究人員合作，試驗量子計算。
雖然距離部署還需要幾年時間，但摩根大通已經(jīng)看到了一些小的成果，包括在理論上證明量子計算可以從根本上加速某些金融模型的成功。
摩根大通公司和投資銀行定量研究總經(jīng)理Ning Shen表示，這項技術(shù)需要幾年時間才能成熟，部分原因是所需的硬件非常復(fù)雜，適應(yīng)和創(chuàng)建新的量子算法需要時間。
至于公司何時可以開始從量子計算中看到可衡量的商業(yè)價值，時間從三年到十年不等，但這并不能阻止像摩根大通這樣的公司進(jìn)行早期試驗。值得注意的是，據(jù)Gartner的預(yù)測，到2023年，包括企業(yè)或政府在內(nèi)的組織預(yù)計將有20%為量子計算項目準(zhǔn)備預(yù)算，而2018年不到1% 。