量子计算会给我们带来什么

谢慈铭

历史似乎正在重演。几年前，当人工智能（AI）刚开始进入我们的日常商业对话时，人们对它能为企业实现什么，以及不能实现什么有很多困惑。

说到量子计算，我们正处于一个类似的时间点。人们对其潜力的兴趣正在迅速升温，但就像处于类似发展阶段的人工智能一样，量子技术似乎笼罩在神秘的面纱中。虽然关于量子技术的公开信息浩如烟海，但对于那些想要大致了解量子计算以及量子计算在不久的将来对其业务可能会有什么影响的人来说，简短的入门介绍不失为有用的参考。

量子计算和经典计算

限于篇幅，本文不能详细解释量子计算，但可以通过类比来说明。想象我们要通过一个二维的迷宫。一台普通的计算机必须运行一条又一条的路径，直至找到出口。比方说，一共有256条可能的路径，计算机将不得不依次尝试每条路径。相比之下，量子计算机可以同时运行所有路径。关键是，量子计算不仅处理信息的速度以指数级增长，而且还可以同时处理更大范围的变量。

这就是该技术的标志性量子特性发挥作用的地方。经典计算机使用比特（bit），即二进制数字，l或0。然而，量子计算使用的是量子比特（qubit），可以是1或0，也可以是同时包含1和0的“量子叠加”。这对于量子计算机处理复杂计算的速度而言是革命性的发展。

然而，在目前的发展阶段，量子计算机的硬件非常“脆弱”，只能在特定的条件下才能正常工作。量子计算机要达到商业规模还需要数年的时间。至少在可预见的未来，新的量子计算设备将与传统机器建立的管路系统协同工作。不久的将来，人们可能会混合采用量子计算和经典计算，而不是只选择其中之一。

量子计算对企业的影响

预计在不久的将来，量子计算将在三个重要领域产生重大影响。

加密 网络安全可能是量子计算带来的潜在颠覆性影响中被讨论最多的一个。原因是：量子计算处理数学问题的方式使其有可能破解我们今天所依赖的各种形式的加密技术，这一点早在1994年就被科学家证明。尽管量子机器还没有破解当今的加密技术，但随着越来越强大的量子计算机的上线，这种威胁正变得越来越真实和迫切。鉴于网络安全对企业的重要性，这可能会产生重大影响。

模拟 对于制药公司而言，药物开发是一个漫长、复杂、成本高昂的过程，而且往往是偶然和运气的结果。而有了量子计算加持的化学工程模拟，能让科学家更好地了解分子结构和特性，从而更容易选择和合成正确的药物分子。事实上，模拟也使他们能够在不需要实际合成的情况下做到这一点。这可以降低研发成本，缩短药物开发的时间。

优化 量子计算可以考虑一个问题所有可能的解决方案，这使它尤为擅长解决优化方面的问题，如收入最大化或成本最小化——特别是当有很多限制条件和变量时。可以从优化中受益的领域有很多，比如供应链管理、交通管理、电路设计、包裹运送、火车调度和投资组合。

我们的现状

根据最近的一项调查，有48%的英国大型公司的技术负责人认为，到2025年，量子计算将在他们的行业发挥重要的商业作用（《2022年安永量子准备度调查》）。事实上，他们中的许多人认为有必要在未来两年内确定相应证据和战略，因为他们明确预期未来三到五年，量子计算将给他们的业务带来巨大改变。

然而，这种想法可能过于乐观。正如人工智能的发展历程所揭示的那样，很少有公司会急于采用新技术，无论它可能带来多大好处——因为在公司运营中完全采用新技术通常会带来重大挑战，比如技术问题、信息技术基础设施问题，乃至一些更普遍的障礙，比如预算限制、技术失败的风险。归根结底，实用主义往往会压倒一时的热情。

对社会的影响

尽管距离量子计算大规模应用可能还有多年的时间，但是我们需要开始考虑其潜在的社会影响。

将量子计算用于优化道路交通、旅行路线选择和供应链运作等复杂问题，可以大幅降低碳排放。它在模拟方面的作用也会缩短药物开发的时间，这也许可以帮助我们在未来应对一些大流行病，或克服抗生素耐药性的问题。

将量子计算用于制药，通过识别新的化合物和模拟药物在人体内复杂的相互作用和过程，我们有更大的机会找到治疗新旧疾病的方法。通过在模拟中运用量子计算，我们可能会开发出更有效的生产氮肥的工艺，而这些肥料的碳足迹占到一条面包碳足迹的40%之多；或者找到更便宜、更清洁的锂离子电池替代品，目前我们小到移动电话、大到电动汽车都还在使用锂离子电池提供动力。

我们还只是处于量子计算的初级阶段。距离能够低成本、高效益地大规模运行的硬件面世仍然相当遥远。但是，量子计算的力量不在于设备，而在于它能做什么。企业领袖应该立刻开始熟悉量子计算的相关能力，以免错过技术前沿可能涌现的机会。

不可思议的量子技术给我们所有人带来了创造更美好世界的丰富机遇。单凭这一点，就值得我们投入时间，密切关注它的发展及其应用。