产业丨量子应用，何时爆发？

作者 | 方文三

量子应用的发展，犹如一场正在悄然展开的科技革命，虽尚未全面爆发，却已在各个领域播下了希望的种子。

从量子计算的强大算力到量子通信的绝对安全，再到量子测量的高精度突破，量子技术正以其独特的魅力和无限的潜力，改写着人类科技发展的进程。

量子应用落地时间，各方观点两极分化

1月9日，NVIDIA的黄仁勋]在CES技术大会的分析师日问答环节中表示：[如果有人预测15年后会出现‘非常有用’的量子计算机，可能还为时过早。如果说是30年后，那可能有些迟。如果说是20年，我想我们很多人都会相信。]

1月10日，扎克伯格]在Rogan播客上发表意见：[我并非真正的量子计算专家，但据我理解，它距离成为一个真正实用的范式还有相当长的路要走。]

几天后，英伟达在其博客中宣布，将于3月20日在GTC 2025上举办首届[量子日]（Quantum Day）专项活动。

博客中提到：[此次新增的专题将汇集全球顶尖专家，全面且深入地探讨量子计算在未来数十年内可能为产业带来的变革，并描绘出通往可实用化量子计算应用的清晰路径。]

比尔·盖茨对谷歌的这一预测表示支持，他在播客中表示：[他（英伟达的创始人兼首席执行官黄仁勋）可能错了。在未来三到五年内，这些技术之一可能会获得足够多的真正逻辑量子比特来解决一些非常棘手的问题。而微软是该领域的竞争对手。]

D-Wave公司的首席执行官艾伦·巴拉兹则对黄仁勋关于量子计算的观点提出了异议，认为其观点存在重大偏差。

巴拉兹指出，包括万事达卡和日本移动运营商NTT Docomo在内的多家公司已经在生产中应用D-Wave的量子计算机。

[这并非是三十年后、二十年后、亦非十五年后的未来，而是当下正在发生的事情。]

近日，谷歌量子人工智能部门（Google Quantum AI）的创始人兼负责人Hartmut Neven]表示：[我们抱持乐观态度，相信在五年内，我们将目睹量子计算机独有的实际应用的实现。]

此番言论对英伟达所提出的[预计需等待20年]的观点提出了挑战。这些应用可能包括能源、材料科学以及新药研发等多个领域。

例如，量子计算有望用于探索可替代新能源、为电动汽车开发更先进的电池技术以及发现创新药物靶点。

这些应用的实现将促进相关产业的发展，并为谷歌带来巨大的商业利益。

谷歌所做出的[五年预测]是在人们对这一技术突破发生时间存在较大不确定性的情况下提出的。

同时，以谷歌为第一作者的研究团队在《自然》杂志上发表论文，题为[Thermalization and criticality on an analogue–digital quantum simulator]（模拟数字量子模拟器上的热化和临界现象）。

谷歌所指的现实世界应用涵盖了能源、材料科学以及新药研发等多个领域，例如探索新能源替代品、为电动汽车研发更先进的电池技术，以及发现创新的药物靶点等。

量子技术的全面普及可能尚需时日

初始阶段为实验室阶段，旨在实现量子计算的优越性。

随后是第二阶段，该阶段致力于在特定领域内发掘量子计算机的实用价值。

最终阶段则为开发可编程的通用量子计算机。

在多场景下应用的可编程量子计算机，其量子比特的操控精度、集成规模以及容错能力预计将显著提升。

目前，发展最为迅速的超导量子计算机正处于第二阶段，并已在金融、材料科学、药物设计等多个领域展现出广泛的应用潜力。

超导量子计算机[本源悟空]已在特定领域推出多款量子计算应用，包括金融领域的投资组合优化应用、生物医药领域的分子对接应用等。

关于量子技术应用的爆发时机，存在两个主要影响因素。首先，技术的成熟度是量子技术应用爆发的前提条件。

尽管量子计算和量子通信等领域已取得显著进步，但要实现大规模商业应用，仍需在量子比特稳定性、量子纠错、量子算法优化等方面取得进一步突破。

只有当这些技术难题得到妥善解决，量子技术应用才能真正成熟，并发挥其巨大潜力。

其次，市场需求是推动量子技术应用爆发的关键因素。

随着科技的不断进步，越来越多的领域开始关注并尝试应用量子技术，例如金融、医疗、物流等行业，它们期望通过量子技术提高数据处理效率、降低运营成本、提升服务质量。

然而，目前量子技术应用的市场需求尚未完全释放，需要进一步的市场教育和引导。

只有当越来越多的企业和个人认识到量子技术的价值，并愿意为之付费时，量子技术应用才能真正迎来爆发式增长。

然而，在组合优化、量子化学、机器学习等特定领域，利用量子技术指导材料设计、药物开发等工作已开始并取得进展。

至于构建可编程的通用量子计算机这一目标，黄仁勋与扎克伯格的预测或许更为接近现实。

量子技术发展呈现多元化，差异性显著

量子技术发展的下一个关键里程碑在于构建专用量子模拟器，并最终达成通用量子计算机的实现。

当前，量子计算正处于一个至关重要的转折点。从宏观层面观察，量子计算产业的投资正在急剧增加；

量子计算技术的应用趋势日益强劲；量子计算生态系统的构建也在加速推进。

从微观角度审视，量子计算技术正沿着多条路径并行发展，但这些路径的汇聚点尚不明确；

量子纠错技术在应用层面的推进力度不足，需要持续的研究与突破；量子计算软件的发展呈现多元化，差异性显著。

尽管量子技术在全球范围内呈现出蓬勃发展的态势，但多数学者仍认为，我们正处于量子计算发展的初期阶段，众多物理障碍尚待克服。

中国科学院院士郭光灿在去年的一次采访中指出，量子计算时代将使诸多领域的难题由[无法解决]转变为[可解决]。

量子计算机的核心优势并非在于取代传统电子计算机，而在于与之兼容，使得原本难以攻克的技术难题和效率问题得以迎刃而解。

中国科学技术大学的一位量子计算专家在接受第一财经记者采访时提出，量子计算机在未来五年内实现某些特定应用是有可能的，但要在五年内实现大规模应用则几乎不可能。

他所指的[特定应用]包括量子计算机在多粒子模拟等科学模型模拟方面的应用。

据他介绍，目前的量子计算机尚无法实现新药靶点的发现等功能。

目前，量子计算机仅在随机线路采样和玻色子采样问题上超越了传统计算机，即实现了所谓的量子优势（或称量子霸权），而在其他实际问题上，尚未显示出比传统计算机更明显的优势。

该专家认为，量子计算在应用领域取得突破，关键在于两个方面：

一是硬件能力的提升，二是算法的创新，即在硬件能力尚未达到理想状态时，提出高效的算法以解决实际问题。

结尾：

构建少量量子比特进行经典量子模拟相对容易，但关键挑战在于获取高质量的量子比特信息。全球量子计算领域已见证若干关键性技术突破。

鉴于量子计算的巨大潜力，全球众多量子计算公司纷纷投入量子计算机的研发工作。

同时，各国亦在该领域展开激烈的竞争，其激烈程度堪比太空竞赛。

尽管目前量子应用还面临着技术瓶颈、成本高昂和人才短缺等诸多挑战，乐观派和保守派对于量子应用爆发的时间也持有不同的观点，但这都无法阻挡量子技术前进的步伐。

在这个充满变革的时代，让我们保持对量子技术的关注和期待，积极参与到量子时代的发展浪潮中。

部分资料参考：光子盒：《谷歌量子负责人：商业量子计算应用将在五年内实现》，半导体产业纵横：《量子芯片，暴涨还是坍塌？》，光子盒：《QuEra预测2025年全球量子应用预算预计增长近20%，持续看好量子计算应用前景》，第一财经：《[还要等20年]！黄仁勋泼冷水》