“目前，几乎所有的量子计算公司还不能在主营的量子计算业务上赢利，量子计算机商用化这条路还有一段路的路要走。”

3月28日，在中国计算机学会主办的YOCSEF技术论坛上，由中科院量子信息重点实验室孵化的合肥本源量子计算科技有限责任公司副总裁张辉如是说。

2019年量子计算经历了高光的一年，IBM公布全球首款20个比特的商用量子计算原型机，并向全球出售；谷歌的量子计算机仅用53位专用的量子芯片就解决了一个数学问题，宣告在全球首次实现“量子霸权”，微软、阿里巴巴等IT企业纷纷成立量子计算实验室，开展研究……

3月4日，探索量子计算十余年的霍尼韦尔公司表示，未来5年计划每年将量子计算机的性能提高10倍。这意味着到2025年，其量子计算机的速度将提高10万倍，这一数字远高于IBM此前设立的100万个比特的“小”目标。

这是否意味着量子计算机即将实现商业化应用呢

潘多拉魔盒已经打开

事实上，近几年几乎每隔一段时间全球就有一个量子计算领域的重大进展。

作为中国科学院院士郭光灿的学生，张辉回忆，郭光灿院士曾在教学过程中把量子计算比作一个山洞，人们并不知道这个山洞里究竟是宝藏还是猛兽，但中国的科研人员没有理由不进去，也一定要有勇气冲进去，看看这个量子计算到底是长什么样，能不能做出来。

正是这种对未知的探索精神引发了量子计算机研究的热潮。

在人工智能、智慧交通、金融、生物医药、航空航天等领域，量子计算机都展现出巨大的应用想象空间。

“尽管很多应用还处于研究阶段，但量子计算机的两大优势已经显现。”张辉介绍，一是量子计算机对海量数据并行运算能力的指数级提升，可以显著提升数据搜索、处理、分析的能力；二是量子计算机编译在电子、原子上，它可以很自然地模拟自然界原子、分子演进的过程，可以用来研究新材料、发现新药物。

未来，量子计算机产业链势必带动很多产业和企业发展，包括上游的硅晶材料、集成电路供应商，中游的人工智能、智慧交通等相关交叉融合企业，下游的基于量子计算技术的教育培训企业等。

专注量子计算研究多年的张辉认为，量子计算机的主要应用方向是替代现在的超级计算机。“目前个人必须使用量子计算机来解决的需求很少，我们经常开玩笑说，谁也不会用量子计算机去打游戏。因为经典计算机的体验感已经足够强，量子计算机用不着来做这样的工作。”张辉说。

在他看来，能在短期内实现应用的是利用量子计算机解决城市交通拥堵问题，让量子计算机优化复杂交通。

“十几年前，包括郭光灿院士在内的很多专家认为，实现量子计算机至少需要50年时间，如今再问及该问题，郭光灿院士说量子计算机的发展比他想象中快得太多。原来处在理论和想象上的事情，今天很多都已经实现。”张辉说。

底层物理载体之困

很多人担心量子计算机的出现，会威胁当前的密码体系，我们的密码可能因为量子计算机的超强计算能力而不安全了。其实就目前几十个比特量子芯片的水准，破解密码非常困难。

“如果按目前已知的量子算法来看，真正产生实际应用价值可能需要100万个比特的规模。”腾讯量子实验室高级研究员郑亚锐说。

整体看，量子计算机的理论体系已基本完备，但最底层的物理载体还没有达成一致标准。张辉比喻，量子计算机还处在非常早期的阶段，类比经典计算机，今天的量子计算机处在当年经典计算机的电子管时代。

事实上，量子计算机和经典电子计算机非常相似，量子计算机也有芯片、CPU、类似经典计算机的主板系统、量子软件，以及可以开发出各种各样量子应用的量子计算机语言、算法。

曾有第三方机构对量子计算机商用做出预测，第一阶段是量子计算原型机的开发以及实现量子霸权的阶段，2019年很多公司已达到该水准。

第二阶段是寻找专用级量子计算机芯片，专用级芯片能够解决特定行业的特定问题，能够帮助实现特定领域的商业应用，第三阶段是研制真正的通用量子计算机，实现密码的求解破译等。

“谷歌的量子计算机已经展示出人类控制复杂量子计算的水平，就是说我们已经能够造出来较好的量子芯片，而且我们可以非常灵活地控制这个芯片，它的价值在这里。”郑亚锐说。

但不可否认的是，目前还没有找到一个非常完美的物理体系实现量子计算机，因为所有在研制的量子芯片物理体系大部分都没有达到科学家们公认的量子计算5项指标（包括量子比特的初始化能力、扩展能力、可控能力、稳定能力和被测量能力等）。

张辉表示，包括超导、半导体、离子阱等多种材料都展现出各自的优劣势，但现在还没有一个定论说哪个物理材料最好。

其实，量子计算机研制的门槛非常高，一般的创业公司或团队很能进入，此外，该领域的人才也非常缺乏。

向传统电子计算机取经

到底怎样才算实现了量子计算机的实用化？其标准是什么？国防科技创新研究院的研究员强晓刚认为，量子计算机实用化，最起码应该针对某一类问题，或某一类应用展示出超越经典计算，甚至超级计算机的性能。

2018年，谷歌宣称要在10年内实现100万个量子比特，实现量子计算机的商业应用。郑亚锐认为这一说法稍显激进。

“目前，针对各家发布的芯片，众说纷纭，大众更关注比特数目，实际上影响量子芯片性能的不只是比特数目这一指标，还包括保真度、连成度、消相干时间等好在谷歌的投资非常大，所以不排除可能在10年内实现量子计算机的商业应用的可能。”郑亚锐说。

强晓刚也认为，多长时间实现量子计算机的商业应用取决于我们投入多大的努力，特别是需要计算机专家、工程专家的加入，共同推动这一研究。同时，上述指标对如何读取量子比特、如何控制量子系统，如何纠错报纸量子系统的高精度具有重要意义。业界也需要制定种统一的标准，对各种实现量子计算机的方式进行性能评估。

“据我所知，目前有几家公司和团队已经在使用这样一个复合标准去衡量他们的研究和成果，但该评价体系还没有得到业界广泛共识。10年或许是量子计算机达到商用级应用的最快时间。”张辉说。

郑亚锐表示，实现量子计算机商用化的过程中空难重重，以量子比特为例，其数量提升路径尚不明确，目前其数量仅仅实现了几十个，要达到百万个还有很长的路要走。从根源上来说，业界需要从材料和工艺两个方面进行改进。

“量子计算机不一定是要去挑战经典电子计算机，鉴于两种计算机的相似性质，研究人员可以考虑协同两种计算机的优势，或许能够突破以前单纯靠量子技术做起来比较困难的事情。”郑亚锐说。