在我们有生之年，量子计算已经从科幻小说变成了可预见的现实。从谷歌到IBM，从中国到美国——世界各地似乎都正致力于实现量子计算。

但是在炒作和噪声中，很难判断量子计算的发展到底有多远。本文将是一篇简短的量子计算发展概述。

量子计算利用量子力学的“奇怪”科学现象，它们让计算能力实现指数级的提升。尽管如今大多数量子计算机能填满一整个房间，但它们的能力都是小规模的。每一台都不到100个量子比特。虽然不是每个人都认同，但许多研究人员预测，要实现有用的量子计算应用，将需要数百万个量子比特。

直到今年6月，IBM还拥有世界上最大的量子计算机，它包含65个量子比特。但现在，中国的66个量子比特超导量子处理器”祖冲之号”取得冠军。中国的量子计算机不仅包含了迄今为止最多的量子比特，而且还超越了谷歌的量子霸权。

由中国“量子之父”潘建伟领导的研究团队，他们展示了”祖冲之号”的量子优势，祖冲之能在1.2小时内完成一项采样任务，而传统计算机估计需要8年才能完成。

虽然量子计算的进展可能是一个接一个递增量子比特的，但发展的步伐一直在全球各地的许多不同参与者的推动下进行的。迄今为止，有46个国家参与了量子研究和开发项目。然而，大多数的行动发生在学术界和工业界。

IBM、谷歌、微软和霍尼韦尔等公司都在建造量子计算机，世界各地大学的研究人员也成立了量子计算初创公司。

今年6月，《福布斯》报道称，霍尼韦尔量子解决方案宣布将从母公司霍尼韦尔国际剥离出来，它将与剑桥量子计算合并，预计最早在今年年底上市。这个消息表明，投资者看到了量子计算的重大机遇，他们渴望参与其中。私人资本是萌芽中的量子计算行业实现快速增长的主要驱动力。

量子计算具有巨大的商业价值。虽然在国家层面和全球层面都有竞争，但量子计算领域充满了国际团队和全球性多学科机构。

量子计算的目的地，量子“竞赛”的终点在哪里，我们仍不清楚。

在此之前，量子计算机通过计算一个特定的、狭窄的函数解来证明其“优越性”，这被认为是量子计算发展的一个重要基准。然而，谷歌宣称实现量子霸主地位后，人们开始清楚地看到，尽管这一成就令人印象深刻，但它在现实世界的价值却微乎其微。

其他跟踪量子计算技术发展的努力也在进行中。美国国防高级研究计划局最近宣布，它将建立关键的量子计算指标，目标是使这些指标可测试量子计算机性能，以跟踪该技术在未来几十年的效用。

实现量子计算的一些未来应用也可能提供更有意义的基准。正我们所知道的，量子计算最著名的应用之一是它潜在的破解加密、区块链和互联网的能力。世界各国政府都在为这一可能性做准备，大力投资于安全的量子通信，建设量子支持的互联网网络，并探索量子加密技术。

量子计算机未来应用的一个重要领域将是模拟，特别是与人工智能等其他技术一起使用时。在医疗领域，量子计算可以帮助我们开发新的药物，让研究人员模拟更大、更复杂的分子。一种基于量子的药物开发方法可以使这一过程既便宜又快捷。这可能会改变个性化医疗的面貌，让我们有能力快速开发药物，治疗目前没有受到制药行业关注的罕见疾病。

量子计算在环境影响等领域的建模应用也有很大前景。在未来，量子计算机可以用于高精度的天气预报。更准确的气候模型有助于更准确地描绘气候变化带来的灾难性威胁，能让我们更好地了解我们面临的风险，以及如何应对它们。

许多公司已经进入到研发阶段，设想下用量子技术解决持续存在的问题。三星希望改进电池技术，宝马希望优化其供应链，大众汽车希望缓解交通拥堵。

不同的企业和行业正在开始探索量子计算能提供什么。在生物学中，量子计算机可以用来加速一些生物信息学计算。在金融服务行业，它们可以用来检测欺诈和优化交易。

下一步是建造更大的量子计算机。如果我们想用量子计算机来解决现实世界的问题，我们就需要更大、更强大的量子计算机。IBM已经制定了雄心勃勃的量子路线图，目标是到2023年建造一批多达1000个量子比特的机器。谷歌和IBM都计划在10年内建造一台百万量子比特的量子计算机。但在此之前，我们还需要克服一些主要的技术挑战。

量子比特非常脆弱。即使是振动、辐射、电磁波或温度的最微小变化都能使它们失去相干性。人们希望加入的量子比特越多，就越难保持它们的一致性。

《自然》杂志最近的一篇文章表明，背景辐射甚至宇宙射线都能引发量子比特的退相干。处理这个问题需要一种新的方法。答案可能是制造更有弹性的量子比特，用更好或更新颖的材料屏蔽干扰，以实现保护量子比特，或者改变目前量子计算机运行的环境(也许是受到微软把数据中心放在水下实验的启发)。

量子信息的脆弱本质使得建造量子计算机的环境既复杂又昂贵。大多数量子系统只能在比深空更冷的封闭真空环境中运行，这就需要实验室安装专门的能源密集型的稀释制冷机。一些量子系统使用了稀有材料，这带来了舆论和生态方面的挑战。

尽管这些挑战看起来令人生畏，但世界各地的研究人员正在攻克量子计算的一些最普遍的技术问题。最近的工作可以让量子处理器在更合理的温度下运行，量子错误校正代码也正在开发中。

量子发展的前景是非常多样化的，许多行动者、国家甚至学科都在为新颖的解决方案做出贡献。前进的道路不是只有一条，而是有多条道路，正如以独创性和持久性为标志的量子计算的短暂历史已经表明了这一点。

虽然量子计算的未来仍不确定，但有一件事我们是可以肯定的，随着量子计算机变得越来越强大，我们将找到新的方法来使用它们解决一些世界上最棘手的问题。（编译: Julien）