2019年1月，IBM公布全球首款商用量子计算原型机，9月，谷歌宣告在全球首次实现“量子霸权”。那么，量子计算离我们到底还有多远？实现大规模的商用还需要多长时间？当前的技术状态处在什么时代？
近日，在中国计算机学会青年计算机科技论坛线上论坛交流会上，中国科技大学博士、本源量子副总裁张辉与来自腾讯量子实验室郑亚锐以及清华大学终身副教授Kihwan Kim（金奇奂）分别对此作了解答。
会上，中国科技大学博士、本源量子副总裁张辉系统总结目前量子计算技术的现况以及在各行业领域的应用探索案例，并基于应用现状与前景描绘量子计算产业链蓝图。他认为，量子计算机和经典计算机并不是水火不相容的关系，中国与美国在量子计算方面至少有4~5年的差距，但并不是像经典计算机一样处于被卡脖子的状态，要全力追赶，尽快缩小差距。
张辉说， 量子计算机有两个最大的优势，一是可以为海量数据的并行计算（性能）带来指数级别的提升，这种强大的功能可以运用在包括大数据搜索和处理、金融分析、人工智能、密码解析等领域。二是量子计算的比特是编译在微观体系的电子、原子上，能天然地模拟分子原子的演进，可以用在新材料的发现、生物医药的药物研制等方向。
量子计算快速发展其实也就是最近两三年的时间，欧洲、亚洲、北美、澳洲的一些发达国家，几乎都会涉及到量子计算的方向，很多国家已经把量子计算的研究上升到了国家层面，比如美国已经把量子计算提升到阿波罗登月计划的高度，认为是它必须占领的下一个技术高地。
从企业的角度来看，比较大的IT公司，例如谷歌、IBM、微软、英特尔、以及国内的腾讯、阿里巴巴、百度、华为，几乎都涉及到量子计算，并且全球已经有上百家的量子计算创业公司，发展非常快速，也展现出非常好的成果。尤其在专利方面，知识产权产业媒体IPRdaily与incoPat创新指数研究中心联合发布了“全球量子计算技术发明专利排行榜（TOP20）”。榜单对截至2019年9月30日，在全球公开的量子计算技术发明专利申请数量进行统计排名，入榜前20名企业主要来自7个国家和地区，美国占比50%，日本占比15%，专利主要涉及与量子计算相关的结构、算法以及系统等技术领域。来自合肥高新区的量子计算公司本源量子以36件专利排名第十二位，是中国区唯一入榜企业。
从商业的应用角度看，量子计算机商用预测大概会分三个阶段，当前第一阶段已经走完。在量子计算的原型机的开发这一水平上，谷歌提出的量子霸权是标志性事件。第二阶段是接下来的十年，重点是寻找专用级的芯片，用它来解决特定行业的问题。第三阶段，是再往后十几年的时间，目的是真正把通用量子计算机实现出来。波士顿咨询曾经预测，到2030年，保守估计市场需求有20多亿美金，乐观估计可以达到600亿美金，到2050年的时候可以达到2600~3000亿美金。
借鉴经典计算机发展经验，量子计算机的历史趋势会加速实现，在过去的一段时间里，已经有非常多的人投身产业和商业的应用，包括一些量子计算的产业联盟，例如IBM Q Network、本源量子计算产业联盟OQIA。产业联盟的意义是（量子计算机）需要和行业发生碰撞，从而用量子计算机解决具体行业存在的问题或者困难。有了产业联盟，量子计算在近一两年的时间里发展非常快，有了许多实际探索的案例。例如量子计算和人工智能，它能够大幅地提升机器学习的效率，能够设计很多的算法解决实际问题。
整个量子计算的产业链，包括上游、中游、下游，都会带动非常多的产业和企业发展，上游需要很多硅晶圆、靶材、耗材、特殊光刻胶。中游集聚了大量应用场景，包括人工智能、智慧交通。下游当然是C端，大规模商用到企业用户。
腾讯量子实验室郑亚锐博士介绍量子比特的测控精度、量子纠错和NISQ等量子计算机开发关键问题，并在量子领域的可持续发展等方面分享观点。他说：“量子计算机将会在10-20年内实现有价值的商业落地。如果要达到实用化目标，按照现有算法需要验证量子纠错，保证量子比特数量大于100万并满足单比特门保真度大于99.99%等多个目标。”
清华大学终身副教授Kihwan Kim（金奇奂）介绍量子计算机最可能的两种技术路线之一：离子阱量子计算机，及其在应用价值广泛的优化问题中的作用。他认为，离子阱是领域内优势比较突出的实现系统之一。但相比超导路线，入场的科技巨头较少，目前还更多是基础研究的状态。
据了解，量子力学已有100多年的历史，量子并不神秘，它是一门非常严谨的科学。量子计算是基于量子力学和计算机的交叉学科，是一个全新的学科。目前，量子信息的技术包括原子能、激光、超导、晶体管、半导体等等，很多技术的应用都已经到了量子力学效应状态。
据悉，2019年底，谷歌实现了“量子霸权”，仅仅只用了53位的量子芯片就解决了一个经典超级计算机需要10000万才能解开的数学问题。谷歌的量子霸权不亚于当年人工智能界的“阿尔法狗”，AI下围棋打败了所有人类，人类认识到机器学习的强大，把人工智能推向的高速发展的道路。专家们认为谷歌的量子霸权，完全有可能点燃量子计算热潮。（原沐一）
