谷歌最近有个行动,发布了一套量子应用五阶段框架,专门解决从新发现到实际用起来的关键问题。
量子计算这事儿火了挺久,四十年来的研究积累,让大规模量子计算机的目标越来越近。
现在量子计算的硬件已经有了不少突破,比如谷歌的Willow芯片就挺能打。
但一个关键问题摆在这里,等容错型量子计算机真正发力,我们到底该怎么用它?谷歌这套框架,就是想把从概念到部署的路说清楚。
这套框架把量子应用的发展分成了五个阶段,每个阶段都有明确的目标。
第一阶段是发现,核心是搞出抽象的量子算法。
像西蒙算法、格罗弗算法这些,理论上比经典方法快,但现在还看不出直接的实用价值。
这些算法都基于最基础的量子研究,算是打地基的工作。
第二阶段要找合适的问题实例,简单说,就是得找到那些经典计算机搞不定,但量子计算机能发挥优势的具体问题。
比如“寻找分子最低能态”这个抽象问题,得找到量子计算机能搞定的特定分子。
这步特别难,经典计算机能解的实例太多,量子优势可能只在最复杂的案例里才存在。
第三阶段是确立现实世界优势,这阶段就得回答“所以呢”的问题,找到的问题实例得能对接实际应用场景。
比如特定分子的模拟,能不能帮到药物研发?很显然,这步的难点在于细节,而且量子专家和应用领域专家之间的知识鸿沟太大。
量子算法专家不懂电池化学,电池工程师又不懂量子算法,协作起来特别费劲。
第四阶段是工程化应用,找到有优势的实际问题后,得算清楚计算成本。
需要多少量子位和量子门,算法要跑多久,这些都得搞明白。
如果涉及量子纠错,还得规划具体的实现方式。
第五阶段是应用部署,这是最终目标。
经过验证的量子解决方案要融入实际工作流程,比经典方案有明显优势。
但目前这阶段还停留在未来,硬件没跟上,还没有端到端的量子应用真正落地。
谷歌还提到了三类潜在应用的进展,比如工业量子模拟处于第三阶段,量子化学、聚变反应堆模拟到了第四阶段,优化与机器学习则横跨第二和第四阶段。
如此看来,不同领域的量子应用正处在不同的发展节奏里。
讲完了框架,大家肯定想知道,量子计算到底什么时候能真正用上?现在还面临不少瓶颈。
最突出的问题就是第二阶段和第三阶段的衔接。
找到合适的问题实例已经很难,再把这些实例对接实际应用场景,更是难上加难。
更何况经典计算算法还在不断优化,进一步压缩了量子优势的空间。
硬件方面的挑战也不能忽视,长寿命逻辑量子比特还在研发中,这直接影响着量子应用的落地时间。
谷歌的Willow芯片虽然厉害,但距离支撑大规模实用应用,还有不小的距离。
跨领域协作的缺失,怕是最有体会的痛点。
量子专家和行业工程师之间缺乏有效沟通,导致很多有潜力的量子算法,找不到合适的应用场景。
本来想靠一方单打独斗就能推进,后来发现,没有跨领域的深度协作,量子应用根本走不远。
那么该怎么突破这些瓶颈?谷歌在框架里提到了两个行动号召。
政府和研究资助方应该重点支持第二、三阶段的项目,填补技术空白。
同时,学术界和产业界得加强协作,打通知识鸿沟。
欧盟的“量子旗舰计划”已经开始针对性资助跨领域应用研究,美国DARPA也有相关的研发项目。
这些政策和资金的支持,无疑能加速量子应用的落地。
但光有这些还不够,还得培养更多跨领域人才,让量子专家懂应用,让行业专家懂量子。
量子计算的落地,不只是物理学家的事。
那些能在化学、金融、材料学等领域,找到“非量子不可”问题的人,才是这场变革的关键。
他们能跨越算法和现实的鸿沟,让量子计算真正发挥价值。
从目前的进展来看,短期之内,我们可能会看到部分特定场景的量子优势突破。
中期来看,随着长寿命逻辑量子比特的成熟,工程化应用会逐步规模化。
长期来看,量子应用的全面部署,还需要耐心等待。
量子计算离我们有多远?这个问题没有标准答案。
但谷歌的五阶段框架,让我们看清了前进的路径和挑战。
毫无疑问,这是一条充满困难但又前景广阔的道路。
你觉得量子计算多久能真正走进我们的生活?欢迎在评论区分享你的看法。