文｜腦極體
身處快速動蕩的變局之中，無論國家、企業(yè)還是個人，都或多或少有一種FOMO情緒，即fear of missing out，害怕錯過。
有的焦慮并無必要，幾天不網(wǎng)上沖浪，其實并不會真的錯過什么八卦新聞。但有的事物卻飽含著進(jìn)步與變革，需要所有人的密切關(guān)注，就像曾經(jīng)的互聯(lián)網(wǎng)、AI，以及，正在從幻想走進(jìn)現(xiàn)實的——量子計算。
從1931年普朗克提出量子概念的幾十年來，“量子”一直是一種強(qiáng)大而神秘的技術(shù)，它深藏于全球頂尖學(xué)府和實驗室，吸納著動輒數(shù)十億美元的龐大資金。而因為遙遠(yuǎn)，也很容易成為騙子的溫床，這些年大家可沒少聽說量子床墊、量子水杯、量子速讀之類的鬧劇。
所以在談及量子計算的商業(yè)化之前，有必要再再再強(qiáng)調(diào)一下，量子計算與經(jīng)典計算的區(qū)別：
經(jīng)典比特的狀態(tài)是0或者1，而量子比特能夠同時表示1和0，調(diào)控量子比特進(jìn)行計算，能夠指數(shù)級地提升計算速度。經(jīng)典計算需要10億年才能解決的問題，量子計算可以在幾天甚至幾小時內(nèi)解決。但因為量子比特的狀態(tài)（疊加和糾纏）極不穩(wěn)定，通用量子計算機(jī)也存在環(huán)境敏感、易受干擾、錯誤發(fā)生頻率高等問題。
目前，量子計算的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在：1. 模擬，通過量子模擬化學(xué)反應(yīng)，輔助優(yōu)化，AI推理和模式識別等；2.通信，對通信安全加密，創(chuàng)建全球量子通信網(wǎng)絡(luò)；3.感知，開發(fā)精確的量子傳感器。
歷史上，有很多技術(shù)沒能在從實驗室到商業(yè)化的轉(zhuǎn)變中幸存下來，今天如火如荼的人工智能，也曾經(jīng)歷過數(shù)次低潮。顯然，量子計算跨越了鴻溝。
IDC認(rèn)為，2021年是量子計算行業(yè)的關(guān)鍵一年?？偟膩碚f，它變得：
更加普及，從只有科學(xué)家和研究人員使用，開始吸引數(shù)以百萬計的開發(fā)者從云上訪問；
更加實用，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)百個應(yīng)用實例，覆蓋從金融到出行等諸多國計民生行業(yè)；
競爭更加激烈，2021年科技巨頭們幾乎都在加速量子商業(yè)化布局。2021年7月微軟的風(fēng)投公司參與了初創(chuàng)公司PsiQuantum的4.5億美元投資，11月，谷歌母公司Alphabet宣布要把量子科技團(tuán)隊Sandbox（“沙箱”）分拆出來，使其成為獨立的量子技術(shù)公司，加快融資擴(kuò)張……類似的動作還有很多。
雖然技術(shù)層面仍然存在巨大挑戰(zhàn)，但我們已經(jīng)處于量子計算的商用黎明。隨著量子計算商業(yè)化步伐的加速，對這一變革性技術(shù)保持一點FOMO，是必要且關(guān)鍵的。
那么，當(dāng)我們FOMO，究竟應(yīng)該關(guān)注些什么呢？
量子商業(yè)化浪潮，真的來了嗎？
或許你會疑惑，這會不會又是一次“狼來了”，“量子FOMO”是否在消耗大眾的情緒、傳播并不成熟的技術(shù)價值？
這種擔(dān)憂非常合理，我們不妨通過三個關(guān)鍵指標(biāo)，來衡量一下量子計算是否真的具備商業(yè)可行性：
1.早期使用者的增多。
信息技術(shù)的發(fā)展，都是在軍事和科研領(lǐng)域應(yīng)用之后，由一批商業(yè)領(lǐng)域“先吃螃蟹的人”擴(kuò)大的，從通訊、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等莫不如是。其實早在2011年，D-Wave就發(fā)布了第一臺商用量子計算機(jī)，但此前量子計算主要是被各種研究機(jī)構(gòu)和高校使用。
而近年來，全球大型商業(yè)組織，比如寶馬、大眾、福特和戴姆勒等汽車企業(yè)，摩根大通等金融機(jī)構(gòu)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行DNA測序、藥物研發(fā)、化合物模擬等實驗，都開始嘗試引入量子解決方案。就在1月5日，美國的量子藥物發(fā)現(xiàn)平臺Tacchyon宣布與英國生物制藥公司PhoreMost Limited合作研究下一代癌癥療法，通過量子計算確定疾病靶點，最快速找到小分子藥物，可能讓腫瘤很快得到治療。
這些技術(shù)實踐的探索，開始展現(xiàn)出量子計算解決以前無法解決的問題的現(xiàn)實能力。
2.創(chuàng)業(yè)先驅(qū)的出現(xiàn)。
技術(shù)浪潮也意味著全新的商業(yè)機(jī)遇，先驅(qū)者們會帶著洞見、創(chuàng)意與財富夢想，從創(chuàng)業(yè)的第一天起就押注新技術(shù)，今天的BAT都曾是互聯(lián)網(wǎng)浪潮的創(chuàng)業(yè)先驅(qū)。
如今，創(chuàng)業(yè)者們發(fā)出了明確的信號，開始使用量子計算解決企業(yè)級問題了。比如生物技術(shù)初創(chuàng)公司ProteinQure，使用量子加速AI來發(fā)現(xiàn)新藥；日本軟件公司Groovoutus發(fā)布了一項由D-Wave量子提供支持的商業(yè)服務(wù)，優(yōu)化零售員工的日程安排和運輸路線……
2021年，中國還出現(xiàn)了量子計算創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，為創(chuàng)業(yè)者提供資源對接、應(yīng)用推廣和學(xué)習(xí)交流的機(jī)會。這也說明，量子計算距離創(chuàng)業(yè)者的造富夢越來越近了。
3.生態(tài)系統(tǒng)興起。
回顧第三次人工智能浪潮，會發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)界和AI巨頭的突破還不夠，諸多獨立軟件供應(yīng)商（ISV）等參與開發(fā)行業(yè)特定的技術(shù)解決方案，才是AI走進(jìn)千行百業(yè)、助推AI產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)AI化的動力來源。
目前，波士頓咨詢集團(tuán)（Boston Consulting Group）也已經(jīng)擴(kuò)大了其量子專家組，就量子計算向客戶們提供建議；Gartner最近也將重點轉(zhuǎn)向量子計算，發(fā)布越來越多何時以及如何開始使用量子系統(tǒng)的內(nèi)容。就在今年2022年的1月12日，歐洲最大的咨詢公司凱捷(Capgemini)也宣布推出量子實驗室，并與IBM簽署了一項協(xié)議，成為IBM Quantum Hub，以幫助客戶參與到量子計算中來。
市場研究分析機(jī)構(gòu)CB Insights在2021年12月的一份報告《The Big Tech In Quantum Report》，調(diào)查了美國五大科技巨頭谷歌、微軟、亞馬遜、IBM和英特爾的量子計算發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望，發(fā)現(xiàn)科技巨頭作為基礎(chǔ)軟硬件提供商，開放對多種量子計算機(jī)的遠(yuǎn)程訪問。這相當(dāng)于量子時代的“信息高速公路”，降低了ISV使用量子擴(kuò)展業(yè)務(wù)的門檻和障礙。
從量子硬件到軟件和服務(wù)，量子生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸繁榮。
對于新興技術(shù)來說，從實驗室到商業(yè)化的轉(zhuǎn)變，是“成敗”的決定性時刻。
2017年，谷歌量子人工智能實驗室（Quantum AI Laboratory）在《自然》雜志上發(fā)表了一份報告，認(rèn)為不到五年的時間里，谷歌能夠?qū)⒘孔佑嬎銠C(jī)的訪問商業(yè)化。
事實證明，量子計算的發(fā)展時間軸已經(jīng)超出了預(yù)期。使用者、創(chuàng)業(yè)者、建設(shè)者等角色的增長，已經(jīng)開始在助推量子計算產(chǎn)生真正的商業(yè)價值。根據(jù)麥肯錫預(yù)測，到2035年，全球量子計算市場可能達(dá)到1萬億美元。
截至目前，量子計算領(lǐng)域還沒有一個明確的領(lǐng)導(dǎo)者，中國、美國和歐洲都在爭奪領(lǐng)先地位，所以此時此刻，量子計算之于全球的意義也更加重要。
A new wave in power：指數(shù)增長的力量
如同AI走過的路程一樣，量子計算正隨著硬件、軟件和算法的全面進(jìn)步，性能顯著提高；越來越多的云廠商開始提供量子訪問，成本明顯降低，這意味著，各行各業(yè)出現(xiàn)新的優(yōu)勢機(jī)會，許多行業(yè)的游戲規(guī)則也將被所改變。
企業(yè)量子軟件公司Zapata曾發(fā)布了一份《企業(yè)量子計算采用的年度報告》，調(diào)查了300多家大型全球企業(yè)的CIO、CTO及高管，數(shù)據(jù)顯示，74% 的高管認(rèn)為要么盡快采用量子計算，要么面臨永遠(yuǎn)落后的風(fēng)險。而在已經(jīng)開始構(gòu)建量子能力的企業(yè)中，41%的人希望在未來兩年內(nèi)實現(xiàn)競爭優(yōu)勢，領(lǐng)先于同行。
當(dāng)然，這個公司自己就是售賣企業(yè)量子軟件的，調(diào)研結(jié)果不排除“自賣自夸”的情況。
我們還是通過一些真實的案例，來看看量子技術(shù)究竟能夠在哪些領(lǐng)域?qū)?jīng)濟(jì)和生活產(chǎn)生影響。
領(lǐng)域一：物流運輸。
在一些研究報告中，運輸行業(yè)是所有行業(yè)中應(yīng)用量子計算最高的領(lǐng)域。DHL 副總裁Justin Baird就說過，“量子可以提升我們從未見過的效率，無論是調(diào)度送貨車還是打包垃圾箱，不會留下任何空余”。
在過去幾十年中，物流運輸行業(yè)的數(shù)字化、智能化水平得到了很大的進(jìn)步，但依然存在許多經(jīng)典計算難以解決的優(yōu)化問題，尤其是在后疫情時代的供應(yīng)鏈背景下，優(yōu)化航運和物流網(wǎng)絡(luò)的需求十分迫切。
比如UnitedParcel Service Inc.就推出了Quantum View Manage，該應(yīng)用程序可以讓企業(yè)更好地管理小型包裹，將生產(chǎn)力提高了 50% 至 60%。大眾汽車也早在2017年就與D-Wave合作，在量子計算機(jī)上預(yù)測交通狀況，然后優(yōu)化出行線路，縮短擁堵時間。
對于個人來說，量子計算的應(yīng)用除了能夠讓大家更好地追蹤包裹快遞之外，也能大大提高出行體驗。福特公司和微軟公司合作，對必應(yīng)地圖的路線推薦進(jìn)行優(yōu)化，數(shù)據(jù)顯示，在高峰時段的西雅圖市區(qū)，擁堵情況減少了70%以上。微軟官網(wǎng)顯示，這種大型路線優(yōu)化的復(fù)雜任務(wù)在量子退火機(jī)上大約需要20秒就能完成，使用專門的硬件還可以進(jìn)一步加速。
領(lǐng)域二：科學(xué)研發(fā)。
量子計算原本就在軍用和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域發(fā)揮作用，之所以再次提到，是因為越來越多的商業(yè)潛力和新市場開始出現(xiàn)。比如2021年五角大樓的官員邁克爾·格里芬（MichaelGriffin）就提到，量子計算將推動通信衛(wèi)星的安全加密，不依賴GPS信號的精確導(dǎo)航，美國宇航局還加護(hù)使用量子模擬為新航天器創(chuàng)造輕質(zhì)耐用的材料等。這些任務(wù)都給出了量子計算繼續(xù)發(fā)展的商業(yè)方向。
比如材料領(lǐng)域的研發(fā)。在碳達(dá)峰、碳中和的背景下，更清潔的能源、減少排放效率是各國的首要任務(wù)之一，而能源的優(yōu)化應(yīng)用也是一個復(fù)雜的大型工程，需要強(qiáng)大的計算機(jī)提供算力支持。至于材料開發(fā)，則超出了經(jīng)典計算機(jī)的能力，這時候量子模擬就能夠提供更大的算力支持，比如研發(fā)高溫超導(dǎo)體、電池、催化劑等等。
迪拜水電局（DEWA）就正在與微軟合作開發(fā)新的量子解決方案，作為迪拜10X計劃的一部分，利用量子驅(qū)動的Azure服務(wù)，解決能源優(yōu)化問題。?？松梨?、英國石油公司等也與IBM達(dá)成協(xié)議，利用量子計算應(yīng)對計算挑戰(zhàn)，開發(fā)下一代能源和工業(yè)解決方案，提高效率并降低碳排放的潛在影響。
另一個能夠造福世界的基礎(chǔ)研發(fā)領(lǐng)域則是醫(yī)療保健。借助量子計算增強(qiáng)算法建模和計算能力，對于人類福祉有著顯著的好處。主要包括：1.診斷協(xié)助，對患者進(jìn)行早期、準(zhǔn)確和快速的診斷；2. 精準(zhǔn)醫(yī)療，通過定制的干預(yù)措施/治療促進(jìn)個人健康；3.成本控制，降低醫(yī)保費用和醫(yī)藥價格。
2021年，克利夫蘭診所和IBM宣布了一項為期十年的合作，建立DiscoveryAccelerator，目標(biāo)是將量子計算的功能用于下一代醫(yī)學(xué)研究，加速醫(yī)療保健和生命科學(xué)的研究范圍，發(fā)現(xiàn)解決COVID-19等公共衛(wèi)生問題的新方法。瑞士制藥商羅氏（Roche）則與英國劍橋量子計算公司合作，使用CQC的量子化學(xué)軟件平臺EUMEN，用于制造新型藥物和專用材料。制藥企業(yè)勃林格殷格翰與谷歌在量子計算領(lǐng)域，開啟了為期三年的合作，用于加速藥物創(chuàng)新和突破。
這些基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的量子應(yīng)用，對于世界經(jīng)濟(jì)和人類生活將帶來深遠(yuǎn)的影響。
領(lǐng)域三：金融。
在數(shù)據(jù)密集型環(huán)境中，需要功能越來越強(qiáng)大的計算機(jī)來進(jìn)行處理分析。其中，金融行業(yè)就是典型的由大數(shù)據(jù)驅(qū)動的領(lǐng)域，近年來，量子計算在銀行和金融服務(wù)業(yè)中越來越受歡迎。
應(yīng)用場景之一，是通過量子加密確保交易安全。在英國，2021年的六個月內(nèi)，犯罪分子通過欺詐總共竊取了7.539億英鎊。而通過量子金融系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)安全協(xié)議，將防止黑客網(wǎng)絡(luò)攻擊。
應(yīng)用場景之二，是決策優(yōu)化。交易、信用評分、風(fēng)險管理等業(yè)務(wù)中，金融行業(yè)每天需要做出做出數(shù)百萬個決策，使用量子計算來處理大量數(shù)據(jù)成為必然。量子計算可以幫助優(yōu)化投資組合，更精準(zhǔn)地適應(yīng)市場變化，簡化交易結(jié)算程序。
早在2017 年 8 月，澳大利亞聯(lián)邦銀行 （CBA） 就與 Telstra、新南威爾士州政府和新南威爾士大學(xué)合作，斥資 8300 萬美元建立澳大利亞首個量子計算業(yè)務(wù)。2021年，高盛和QC Ware的研究人員設(shè)計了新的量子算法，性能優(yōu)于用蒙特卡羅技術(shù)模擬的金融模型，將金融應(yīng)用量子優(yōu)勢路線圖向前推進(jìn)了重要一步。
除此之外，量子計算在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，比如廣告營銷、工業(yè)制造、商業(yè)咨詢、材料化學(xué)等?？梢钥隙ǖ氖牵灰孔佑嬎隳軌虮桓咝?、更低成本地使用，幫助企業(yè)獲得指數(shù)級增長，就會吸引商業(yè)公司的擁抱。這也證明了量子計算商業(yè)化潮流的必然加速。
但問題來了，只有極少數(shù)的企業(yè)能夠自己構(gòu)建通用量子計算機(jī)，那么量子計算想要擴(kuò)大應(yīng)用范圍，還需要跨越哪些障礙？
跨越鴻溝：從實驗室到生態(tài)叢林的驚險一躍
量子計算要實現(xiàn)商業(yè)化，必須克服的挑戰(zhàn)有很多。
既有技術(shù)層面的，如前所說，量子比特容易受到擾動，要讓錯誤降低，必須不斷擴(kuò)展量子比特數(shù)量。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，量子計算硬件要發(fā)展到1000個量子比特，可以系統(tǒng)執(zhí)行糾錯電路并被廣泛采用，預(yù)計到2023年實現(xiàn)。
這一過程中，量子計算公司還需要研發(fā)更快的量子芯片，構(gòu)建量子開發(fā)工具。這一點需要學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的聯(lián)合發(fā)力。因為在量子技術(shù)中，高校往往不具備最先進(jìn)的硬件設(shè)計和制造能力，而工業(yè)界則缺少將量子科學(xué)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品所需的深厚物理學(xué)專業(yè)知識?？茖W(xué)家和工程師的緊密合作，依賴于產(chǎn)學(xué)研用的精密配合，知識產(chǎn)權(quán)以的保護(hù)及激勵措施。
（1998年到2020年的量子比特進(jìn)展）
第二重挑戰(zhàn)則是人才方面。
量子的硬件和軟件方面都需要更多的人才，目前，專門研究量子算法的師資力量在全球范圍內(nèi)都比較稀缺。中國某企業(yè)量子實驗室負(fù)責(zé)人也曾透露，招人是讓他感到最耗費精力的事情，因為理論計算機(jī)科學(xué)研究人員很少，其中研究量子計算尤其是量子算法及其復(fù)雜性的人更少。
此外，正如AI落地需要學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)交叉融合的能力，量子計算的落地應(yīng)用同樣需要既懂技術(shù)、又懂產(chǎn)業(yè)的綜合性人才，很多企業(yè)量子實驗室團(tuán)隊都具備數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等多學(xué)科背景。而近年來的AI人才焦慮也在提醒我們，從現(xiàn)在開始未雨綢繆，提前培養(yǎng)量子領(lǐng)域的人才，對于未來加速量子計算的發(fā)展十分必要?；蛟S在2022及不遠(yuǎn)的將來，我們將見證更多中國量子人才的校企聯(lián)合培養(yǎng)計劃、競賽等不斷涌現(xiàn)。
第三重挑戰(zhàn)，則是產(chǎn)業(yè)場景落地。
量子計算要獲得認(rèn)可，避免泡沫化，需要展現(xiàn)出真正改變組織效率、帶來業(yè)務(wù)價值的能力，這就要求解決方案提供方明確技術(shù)與場景的契合度，優(yōu)先考慮那些商業(yè)可行性的方案。
從目前各行業(yè)應(yīng)用量子計算的需求出發(fā)，會發(fā)現(xiàn)使用量子輔助優(yōu)化算法、為AI系統(tǒng)提供支持，能夠幫助降低成本、加速組織流程、降低風(fēng)險，是最具價值的場景之一。Zapata首席執(zhí)行官Christopher Savoie也分享到，調(diào)研中71%的受訪者對使用量子計算來解決機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析問題最感興趣。
從這個角度看，量子計算的商用一定不是對經(jīng)典計算取而代之，而是與AI技術(shù)、經(jīng)典計算相結(jié)合，三位一體協(xié)同形成更強(qiáng)大的計算能力，再通過集成到云端，為千行百業(yè)所用。
對于企業(yè)來說，數(shù)智化轉(zhuǎn)型已經(jīng)對現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)設(shè)施、組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)邏輯、商業(yè)模式等提出了不小的挑戰(zhàn)，再加上一個量子計算，簡直是“不可承受之重”。一方面，企業(yè)和組織要開啟“量子計算副本”，首先要通關(guān)“經(jīng)典計算副本”，不斷加速推進(jìn)數(shù)智化進(jìn)程，增強(qiáng)對大數(shù)據(jù)、AI和云的熟練使用，這會為未來引入量子能力打好基本功。
同時，云服務(wù)商也需要考慮三大技術(shù)（量子計算、經(jīng)典計算、人工智能）的融合，打造面向未來的生態(tài)系統(tǒng)，為遷移到量子時代培育沃土。目前，IBM、谷歌、微軟、BAT、華為等都建立了自己的量子開放平臺，有的還會為企業(yè)提供定制的量子解決方案。
其次是保持開放性，量子程序涉及到經(jīng)典計算和量子硬件之間的互操作性，混合多云的部署是最可行的方案，要避免將客戶鎖定在單一云上。同時通過標(biāo)桿案例的打造，為各行業(yè)提供量子使用的方向和實踐引導(dǎo)。
第一次世界大戰(zhàn)，推動了工業(yè)化的進(jìn)程。美蘇爭霸，催生了互聯(lián)網(wǎng)的前身阿帕網(wǎng)ARPANET。后疫情時代，世界經(jīng)濟(jì)與各個行業(yè)都面臨著更大的不確定性，對新技術(shù)越來越敏感和依賴。
處于萌芽階段的量子計算，代表著一種兼具政治意義、經(jīng)濟(jì)意義與社會意義的高價值技術(shù)，或許將引發(fā)一場60年來最重要的計算革命。
競賽才剛剛開始，而你我都在浪潮之中。你感到FOMO了嗎？