每日最新頭條.有趣資訊

美國家研究院“唱反調”:量子計算走向應用的艱難程度

今年 11 月, IEEE Spectrum 上發表了一篇專家撰寫的特輯文章,名為“The Case Against Quantum Computing(唱衰量子計算)”。作者 Mikhail Dyakonov 在該文中辯護了自己對量子計算的負面觀點,那就是——實用的通用量子電腦在可預見的未來裡不會被製造出來。

你可能會料想到這篇文章會觸怒許多人,畢竟我們正處在這個對量子計算充滿熱情的時代。

事實上,在撰寫這篇文章的同一時間,由美國國家科學院、工程院和醫學院聯合組建的專家委員會也在糾結這個相同的問題:量子電腦何時才能成熟到實現商業價值?更全面的說,擺在這個專家委員會面前的任務是要提供“一個獨立的評估報告分析關於建造一個能解決現實世界問題的功能量子電腦的可行性”。尤其是,專家組需要預測實現這一目標所需的時間和資源,以及如何評估量子電腦獲得成功的可能性。

圖 | iStockphoto

該委員會在近期發布了一份長達 205 頁的報告,名為“Quantum Computing: Progress and Prospects(量子計算:成果與展望)”,並在當天早些時候為記者們組織了一場針對該報告的網絡探討會。

這個委員會由量子計算領域的 13 位專家組成,這其中包括;來自加州大學聖巴巴拉分校的 John Martinis,他是谷歌量子硬體方面的研究工作的領頭人;來自芝加哥大學的 David Awschalom,他曾是加州大學聖巴巴拉分校自旋電子學和量子計算中心的主管;以及加州大學伯克利分校 Umesh Vazirani,他是該校量子資訊中心和計算中心的共同主管。所以這個專家委員會看起來是由一些你可能會以為他們將對要評估的問題給出積極回答的人來組建的。

然而,值得稱讚的是,這些委員會成員並沒有給他們以及他們的同行研究者們在設計和建造實用的通用量子電腦時面臨的困難包裝一層“糖衣”。結果恰恰相反。

報告的結論與我們在某些媒體上讀到的關於量子計算的美好願景形成強烈對比,這些媒體讓你暢想一台功能強大無比的量子電腦即將在 5 到 10 年後面世。在這份報告裡,委員會們強調了這一個“關鍵發現”,如下所說:

考慮到量子計算目前的研究現狀和進展,在未來十年內建造出能威脅到現有非對稱加密算法 2048 或類似的基於離散對數的公鑰密碼體系的量子電腦,是相當難以預料的事情。

簡單來說,威脅這種加密算法僅僅是未來量子電腦能實現的各種計算的一個例子。所以在這裡委員會想表達的是,未來十年內具備這種實際計算能力的量子電腦被建造出來的可能性微乎其微。

那好,如果不以十年為期,那麽我們見到實際的機器還要多長時間呢?委員會成員並沒準備就該問題做出任何預測。他們認為,最多能提供一個關於量子計算社群的一般性指導,關於如何報導量子計算成功的預測方面取得的進展。

在這裡必須要為委員會成員們沒有不懂裝懂而鼓掌。事實上,這個報告的摘要明確地指出要讓通用量子電腦問世的面領著諸多巨大挑戰,並且“沒有這些挑戰都能被克服的任何保證”。

委員會特別說明了,讓量子電腦創造一個“自我增強”的技術進步循環的挑戰。技術進步循環是指一項技術通過商業應用後,進一步獲得私營企業的投資,再進一步促使技術進步,隨後進入循環,實現技術的一步步增強。這樣的技術進步循環在過去推動傳統電腦技術實現了快速發展。因此,你可以理解這種技術發展方式的推崇者們會希望量子電腦也效仿。但前提是要在短期內讓量子電腦至少有幾項商業應用,而這似乎是不太可能的。

為了實現這個目的,或許有種機器可能很快會被建成,這種機器被委員會戲稱為“嘩眾取寵的中間型量子電腦”(NISQ),可能沒有什麽實際用途。委員會表示,“目前還沒有可以有效利用這種電腦的算法或應用程式。當然這種局面也許會改變,但如果不改變也就意味著業內可能很難堅持如此長時間的投資量子計算,直到該技術能獲利”

最後,委員會總結表示:即使實用的通用量子電腦被最終證明是無法實現的,人們還是會在嘗試設計和建造它的失敗中學習到許多東西。這份報告總結的第 6 個“關鍵發現”是:

量子計算在推動基礎研究發展方面十分有價值,這些研究將促進人們提升對宇宙的認知。就像所有其他基礎科學研究一樣,這一領域的發現可能會帶來革命性的新知識和應用。

這無疑是正確的,即使是對量子計算持懷疑態度的 Dyakonov 也會同意這一觀點。在他的文章中,他承認,“量子計算的實驗方面研究是有益的,並可能幫助更好地理解複雜的量子系統。”但正如委員會成員自己所指出的,所有的基礎性研究都是有價值的,因為這也許會為社會帶來一些有益和有用的發現。但政府和其他科學和工程的讚助者需要掌握的訣竅是從中分辨出相對更有價值的基礎性研究。從這個角度來說,這份由美國國家科學院、工程院和醫學院聯合發布的報告就顯得十分有用了,至少它給那些認為量子計算企業一定會成功的人敲響了警鍾。

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團