價值2950億美元的「量子霸權」，技術水平到了哪個階段

當前經典計算體系，並不能解決所有問題。量子計算將給現有的計算理論帶來深刻變革，將極大加深人類對物質與資訊的理解；將是一種前所未有的計算微觀世界的強大工具。這場競爭的入口愈發擁擠，波士頓諮詢調查表明，美國、中國、歐盟、英國、荷蘭、日本、加拿大、澳大利亞；Google、IBM、微軟、巴斯夫、大眾、空客、QxBranch、QCWare、1Qbit均是這一領域的玩家。誰掌握了量子計算機，誰就可能引領下一次資訊革命，將對科學研究的進步以及建立於之上的商業社會產生巨大影響。

據科學家計算，如果未來一臺64位量子計算機的單次運算速度，達到目前普通計算機CPU的級別（1GHz），那麼這臺量子計算機的資料處理速度，理論上將是目前世界上最快的「太湖之光」超級計算機（每秒9.3億億次）的1500億倍。

量子計算機能做什麼？

在化學及製藥領域，分子的模擬涉及求解數目眾多的電子和原子的量子行為，量子技術將對藥物發現產生指數級的促進作用。業內人士預計，量子技術將使藥物發現率提高5%-10%，效率提高15%-20%。由於更優的分子設計，藥物的送審通過率將提高1.5-2倍。

在人工智慧領域，量子計算機能夠更快地操控高維向量進行大資料分類，與經典計算機相比具有顯著的速度優勢。

如今，汽車自動駕駛、自然語言處理、搜尋引擎、線上廣告、推薦系統等都是機器學習的熱門領域。因此量子計算的演變進度將部分決定IT產業巨頭公司在未來的發展方向和趨勢。

在社會公共領域，量子計算可以瞬間處理監控資料庫中全球60億人次的臉部圖片，並實時辨別出一個人的身份；能夠迅速對複雜的交通狀況進行分析預判，從而排程綜合交通系統，最大限度避免道路擁堵。

在網路安全領域，量子計算可能將對當前經典計算體系下的公鑰加密系統構成威脅。1994年，貝爾實驗室的專家PeterShor發現，使用量子計算機來破解加密，可在理論上通過160天破解1024位元的RSA金鑰。而現在，世界範圍內最快的超算——神威•太湖之光破解同樣長度的RSA金鑰，則需要500萬年。

儘管執行Shor演算法破解密碼需要有至少上百萬個量子位元的通用、容錯量子計算機，在短時間內並無法實現。但是，關於量子計算機無法破解的“後量子時代加密技術”的研究也已經有了不少成果，將對整個網際網路安全造成重大影響。

誰在投資或深度參與量子計算的研究？

2017年，美國國會舉辦聽證會，討論如何確保「美國在量子技術領域的領先地位」。

2018年，歐盟投入10億歐元實施「量子旗艦」計劃。英國在牛津大學等高校建立量子研究中心，投入約2.5億美元培養人才。荷蘭向代爾夫特理工大學投資1.4億美元研究量子計算。

日本計劃10年內在量子計算領域投資3.6億美元。加拿大已投入2.1億美元資助滑鐵盧大學的量子研究。澳大利亞政府、銀行等出資8300萬澳元在新南威爾士大學成立量子計算公司。中國也積極投入到這場關乎未來的科技競賽中。

在超導量子計算方面，中國的中科院量子資訊和量子科技創新研究院、Google量子人工智慧實驗室、IBM並稱國際上最強的三家機構。目前，Google處於最領先地位；中國已經發射了第一顆專門用於實現量子通訊的衛星；IBM投入30億美元研發量子計算等下一代晶片，且與MIT合作進行人工智慧及量子計算相關的研究工作，已經使用量子計算機上的可伸縮方法精確地模擬了迄今為止最大的分子——氫化鈹BeH2。

此外，微軟也與多所大學共建量子實驗室。德國化學公司巴斯夫、大眾、空客等企業也已經開始為構建量子計算能力進行投入。一些新興的軟體開發及諮詢公司，如QxBranch、QCWare和1Qbit也在研發量子應用。

量子計算帶來的商業機會

波士頓諮詢預計，到2030年，量子計算市場規模將達到500億美金。

僅以美國製藥行業為例，若複雜的原子水平的量子模擬在此刻得以實現，且有10%的公司願意為這一技術買單，那就意味著量子計算在這一領域擁有150-300億美元的市場機會。與之相比，目前全球高效能運算市場的總和為100億美元（如下圖所示）。