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有用的量子计算究竟是不是“迫在眉睫”

由于近年来硬件取得显著进展,多个平台已达到容错门限,作者对自己先前关于量子计算可扩展性的保守看法进行了修正。他现在认为,在 2028-2029 年实现有用的量子计算是 plausible( plausibly imminent,貌似可信的迫在眉睫)。尽管如此,他强调其核心应用仍限于量子模拟和破解现有密码体系,对其他领域的应用前景持谨慎态度。作者还批评了部分公司为融资而夸大宣传的行为,并发出紧急警告,呼吁必须加快向后量子密码的迁移。

观点的转变:为何现在看好量子计算

作者承认,他现在对量子计算的看法比十年前乐观得多。这种转变并非源于理论上的颠覆,而是基于实验层面取得的扎实进展。

过去一年,多个技术路径都取得了令人印象深刻的成果,这让作者曾经的疑虑(即可扩展的量子计算是否真的可行)变得越来越微弱。

  • 硬件进展超出预期: 多个平台已经实现了保真度超过 99.9% 的双量子比特门,这一指标达到甚至超过了理论上实现容错计算所需的门槛。
  • 更有信心的路线图: 基于这些进展,作者现在更愿意相信谷歌、Quantinuum 等公司提出的在 2028 或 2029 年实现重要突破的积极预测。

“当然,我会根据实际进展更新我的看法,否则就是疯了!而过去一年在硬件方面的表现显然达到甚至超出了我的预期。”

行业现状:真实进展与市场炒作

作者观察到,量子计算领域目前存在两种几乎完全不相交的公司:

  • 一类是真正致力于解决技术难题的公司。 它们或许会成败未定,但正在取得惊人的进展。表现突出的技术路径包括:

    • 囚禁离子 (尤其是 Quantinuum 和 Oxford Ionics)
    • 超导量子比特 (尤其是谷歌和 IBM)
    • 中性原子 (尤其是 QuEra、Infleqtion 和 Atom Computing)
  • 另一类公司则专注于资本运作。 它们的目标是进行 IPO、获得天文数字的估值,并向散户投资者和政府兜售一个“量子计算即将颠覆优化、机器学习和金融”的故事。

作者特别点名批评了 IonQ 公司,指责其向政府做出了“离奇的失实陈述”,例如声称“与人工智能不同,量子计算机不会产生幻觉,因为它们是确定性的”。

量子计算的实际应用范围

作者反复强调,剥开层层炒作和混淆的迷雾后,量子计算机目前已知的核心应用与二十五年前相比,并没有发生根本性变化。

  • 量子模拟: 这是最主要的应用,即利用量子计算机来模拟量子物理和化学系统本身。
  • 破解密码: 利用秀尔算法(Shor's algorithm)破解当前广泛部署的许多密码体系。
  • 有限的优化提升: 最终可能在优化、机器学习等领域带来一些 有限的好处,但要看到这些好处在实践中胜出,可能还需要很长时间。

最后的警告:密码安全的紧迫性

作者以一个严肃的历史类比来发出警告。他提到,1940 年,物理学家在估算出制造原子弹所需的铀-235 质量后,便停止了公开发表相关研究,转而通过军事渠道进行沟通。

他认为,量子计算领域也可能已经或即将达到类似的临界点。

“在某个时刻,那些详细估算需要多少物理量子比特和门才能用秀尔算法破解实际部署的密码系统的人,将会停止公布这些估算结果,哪怕只是为了避免给对手提供太多信息。事实上,我们无法知道那个时间点是否已经过去。”

这是作者能公开发出的最明确的警告,其核心信息是:向 后量子密码系统 (post-quantum cryptosystems) 的迁移工作刻不容缓,必须立即加速。