自1982年物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)首次概述如何利用量子力学的怪异特性来彻底改变计算方式以来，人们的大部分注意力都集中在量子计算系统何时能远远超过当今经典计算系统的节点，即实现所谓的“量子霸权”。

两年前，谷歌声称已经达到了这个里程碑。然而，它的演示并没有解决实际问题，也没有涉及经典计算机无法解决的计算任务。IBM和其他公司很快表明，经典计算机可以通过算法优化来对抗谷歌的量子系统。

从那时起，许多研究人员将注意力转移到了一些不那么雄心勃勃的事情上。也就是转而去展示“量子优势”，即采用该技术的系统在解决实际计算任务方面取得一个阶段性变化的节点。

2021年成为第一家在华尔街上市的量子计算公司的IonQ，其首席执行官Peter Chapman预测，基于量子优势的第一个实际应用将正式开启量子时代。

量子软件公司QC Ware的首席执行官Matt Johnson表示，近几个月来，为该技术找到实际应用前景激发了该行业的兴趣，并引发了争先恐后的竞争。而该公司的目标是致力于率先帮助企业客户获得量子加速。

2021年底宣布的量子硬件系统的改进，以及预测两年后将要推出的系统，将推动该行业发生转变。

据麻省理工学院Will Oliver教授称，硬件在过去两年中改进了10倍。在最近于硅谷举行的“Q2B-实用量子计算”会议上，他表示这给该行业提出了一个新问题：它是否正在接近设计出“与商业相关的算法”。

今天的量子机器被称为NISQ系统，它是“嘈杂的中等规模量子”的缩写。这意味着这些机器的量子比特(也称量子位)数量仍然有限，并且量子比特无法保持其量子状态超过几微秒，这会在计算中引入错误或噪声。

然而，据从事这项技术的人称，即使是这样的机器也可以带来微小但重要的进步，并可以用来解决一些现实世界中的问题。量子软件公司Zapata的首席执行官Christopher Savoie说：“如果你用它来检测癌症，检测正确率可以提高2%，你会为你的病人使用准确率较低的吗？”

IBM于2021年11月发布了它的第一个采用127个量子比特的系统，并确认了一个路线图，它表示将在两年内将其提升到1000个以上的量子比特。IBM表示，它已有27个量子系统在使用，包括许多公司在内的170个组织现在正在使用它们进行相关研究。

IBM研究主管Dario Gil表示，在未来两年内展示量子优势的能力是可能的。他承认是否可以克服剩余的技术挑战仍是一个悬而未决的问题，但他表示硬件的进步和算法设计的改进为将当今系统中的噪声降低到可用的水平开辟了道路。

还有一些公司走在类似的探索之路上。Rigetti Computing是一家计划通过出售给特殊目的收购公司(SPAC)而上市的初创公司，它于2021年12月宣布了一个80量子比特系统，该系统基于一种新的模块化设计，该设计是将两个40量子比特处理器连接在一起。

Rigetti公司首席执行官Chad Rigetti表示，使用这种新架构该公司预计在2024年将拥有约1000个量子比特的系统，并在2026年拥有4000个量子比特系统。该公司希望这些系统能够带领我们跨越量子优势的里程碑。

最新的硬件虽然本身不​​能支持突破性的应用程序，但将为研究人员提供更强大的工具。许多研究人员表示，这将有助于加速理解如何对实际系统进行编程。

Rigetti表示，该公司现在机器的速度、规模和性能都可以编码和表示一些实际用例的问题，而不是玩具般的问题例子。这使得可以将它们在解决实际问题方面的性能与当今最快的经典计算机进行对比，使研究人员能真正了解如何通往量子优势的道路。

据该领域的专家称，量子计算机的一个广泛预期用途是模拟复杂分子，这为药物发现和新电池技术等领域的突破开辟道路，这可能将超出第一个实用系统的范围。

Quantinuum的首席执行官Ilyas Khan表示，除非出现“灵光一现”，否则至少需要三年时间才能推出能够进行此类模拟的计算机。Quantinuum是最近由剑桥量子和霍尼韦尔量子计算部门合并而成的公司。

许多专家表示，短期内的大部分注意力已经转移到如何尝试将量子系统与经典计算机结合使用来改进机器学习，这是当今大部分人工智能背后的技术。Rigetti认为，已经存在的支持机器学习的庞大数据集以及问题的规模和复杂性，使得该领域为量子突破做好了准备。

最近，设计更高效的量子算法方面的工作主要集中在解决优化问题以及从大型数据集中挑选出单个项目等方面，这些技术可用于更好的天气建模或识别潜在的信用欺诈。高盛一直是致力于使用该技术改善期权定价的银行之一，而大众汽车则利用量子计算研究了优化其制造流程的方法。

无论量子计算的首次实际应用是来自于某一家量子计算公司，还是来自于试图应用该技术的银行、制药公司或制造商等公司之一，但几乎没有人怀疑这场竞赛已经开始。（编译:Qtech）