量子计算将如何改变世界……五大令人惊叹的可能性

大型科技公司正在向量子计算的研发投入巨额资金。尽管量子计算机目前还不具备“容错性”，但IBM的高管声称重大突破即将到来。专家们表示，一旦量子计算机能够充分发挥其潜力，它有可能对众多产业带来革命性的变化。

虽然“量子计算”成为热门话题，但仍有不少人对其意义和重要性感到疑惑。

这一领域正在迅速发展，但依然高度专业化，发展成本极高，且对于非研究人员来说尚不具备特别显著的实际用途。目前已有小型量子计算机问世，但包括IBM、亚马逊（Amazon）、微软（Microsoft）和谷歌（Google）在内的大型科技公司正在竞相将其扩展到商业规模。

这些公司正在投资开发下一代超高性能计算机，以完成传统计算机无法处理的复杂计算任务。有研究者认为，这一领域的进步可能会在未来实现类似时间旅行这样的科幻成果。然而，更为广泛接受的观点是，量子计算将在不远的将来为医疗、材料科学等领域带来深远的社会影响和重大进步。

澳大利亚量子基础设施软件公司Q-CTRL的首席执行官迈克尔·比尔库克（Michael Biercuk）在接受《商业内幕》（Business Insider）采访时表示，量子计算的早期应用“虽然未必引人注目，但在经济层面上将产生极其重大的影响”。

《商业内幕》采访了十几位量子计算领域的专家，包括来自IBM和亚马逊云服务（AWS）的研究人员、Q-CTRL和QuamCore等初创企业的高管，以及领导美国顶尖量子实验室的学者。

接下来，我们将介绍这些专家对量子计算如何改变世界的见解。

物流与供应链的优化  
“量子优越性真正能够发挥重大作用的关键领域之一是物流优化和供应链管理，”比尔库克说道。  

“这些领域存在非常复杂的挑战，并且已经知道在计算上存在瓶颈。”  

优化供应链和改善物流运作将有助于大规模组织——例如军队和国际运输行业——提高效率，帮助企业确保稳定供应并保持一致的品质。此外，它还能降低消费品的成本、减少浪费、防止生鲜产品的变质，从而可能为解决全球饥饿问题等社会挑战做出贡献。

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新材料的开发  
如果能开发出轻量化且高耐久性的材料，道路、桥梁和住宅等基础设施的建设将能够以更快的速度和更低的成本完成，同时减少维修的需求。  

“（量子计算）最早可以应用的领域不仅具有实用性，而且是量子计算机相比传统计算机具备优势的领域，具体来说就是材料科学和研发领域，”AWS量子硬件总监奥斯卡尔·佩因特（Oskar Painter）于2月下旬对《商业内幕》表示。该公司于2月27日发布了量子芯片“奥赛罗特（Ocelot）”。  

更令人期待的是“自我修复材料”的发现。微软在2月发布的新型量子芯片“马约拉纳1号（Majorana 1）”的新闻稿中暗示，通过量子计算，或许能够实现由自修复金属建造的建筑物或能自行填补裂缝的沥青。

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更高效的电池  
通过在分子层面优化电池材料，有可能创造出更高效、更强大的电池，从而提升电动汽车（EV）的续航里程，并增强电网的稳定性。佩因特对此表示：  

“目前的锂离子电池以碳为基础储存锂离子，但如果能找到比碳更好的基底材料，能量密度可能会大幅提高。虽然这类话题听起来并不炫酷，但在现实世界中却会产生巨大的影响。”

 新药的发现  
Quantum Circuits的联合创始人兼首席科学家罗布·肖尔科普夫（Rob Schoelkopf）向《商业内幕》表示，量子计算机有潜力识别出更有效且副作用更少的化合物，从而加速新药的研发进程。  

“如果拥有功能齐全的量子计算机，药物研发的时间可能会从15年缩短至5年，甚至根据问题的类型缩短到3年或2年。”

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 被破解的加密技术  
令人不安的是，量子计算机已经表明，当前的加密方法“几乎肯定”会被破解。为美国国防部提供抗量子技术的网络安全公司Lastwall的首席执行官卡尔·霍尔姆奎斯特（Karl Holmqvist）向《商业内幕》表示：  

“几乎所有连接到互联网的东西都会面临问题。在许多情况下，人们认为系统之间的链接是安全的，并且通过这些链接传输的数据也是安全的。此外，由于数据是加密的，人们通常认为不可能有人能侵入。然而，一旦这种假设被打破，就会出现许多新的系统入侵途径，这将成为一个严重的隐患。”  

哈德逊研究所量子联盟倡议主任亚瑟·赫尔曼（Arthur Herman）指出，一旦量子计算技术充分发展，从区块链上存储的金融交易到国家安全机密信息，所有加密数据的安全性都可能受到威胁。  

“这里的问题不仅仅在于单个加密资产（如虚拟货币）可能被黑客攻击，而是整个金融市场可能成为目标。”

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即将实现……但仍有挑战  
“我们相信（量子计算机超越传统计算机的）量子优越性即将实现，”IBM量子部署与业务开发副总裁斯科特·克劳德（Scott Crowder）向《商业内幕》表示。  

“然而，要实现完全‘容错’的量子计算机仍需数年时间。”  

他还指出，各公司应谨慎发布研究进展，避免过度炒作导致对量子计算领域的幻灭。  

克劳德警告称，夸大行业现状可能会导致在量子技术真正实现预期目标之前，其价值被低估。  

尽管如此，克劳德认为，纠错和可扩展性等关键挑战的解决已近在眼前。他补充道：“一旦实现，这就像是科幻变成了现实。”