美国国家科学院、工程院和医学院发布了关于量子计算前景的报告

11月，IEEE Spectrum上发表了一篇由专家撰写的题为“The Case Against Quantum Computing”的文章[1]。作者Mikhail Dyakonov在文中为自己的观点——即在可预见的未来，实用的通用量子计算机不会被制造出来——进行了辩护。正如你可能预料到的，在这个对量子计算充满热情的时代，这篇文章激怒了不少人。

事实证明，在撰写这篇文章的同时，由美国国家科学院、工程院和医学院组建的一个专家委员会也在努力回答同样的问题：量子计算机何时会发展成熟为具有实用商业价值的东西？更全面地说，摆在这个专家委员会面前的任务是“对创建能够解决现实中的问题的功能性量子计算机的可行性和影响进行独立评估……”。特别是，委员会要估计“所需的时间和资源，以及如何评估成功的可能性。”

该委员会昨天向公众发布了长达205页的题为“Quantum Computing: Progress and Prospects”（量子计算：进展和前景）报告[2]，委员会的专家当天早些时候为记者们举办了一场关于该报告的网络研讨会。在编辑了Mikhail Dyakonov的那篇文章之后，我非常想知道这个委员会得出了什么结论。

该委员会由13名量子计算专家组成，其中包括着加州大学圣巴巴拉分校的John Martinis，他领导着谷歌量子方面的研究工作；芝加哥大学的David Awschalom，他曾在UCSB领导自旋电子学和量子计算中心；以及加州大学伯克利分校量子信息与计算中心共同主管Umesh Vazirani。所以这个特别工作组是由一些你可能认为会对提给他们的问题给出乐观回答的人组成的。

然而值得赞扬的是，委员会成员并没有给他们对他们和其他研究人员在设计和建造实用的通用量子计算机时所面临的困难所做的评估涂上一层“糖衣外套”。恰恰相反。事实上，当我通读报告的各个部分时，我不断地为Mikhail Dyakonov对量子计算前景的怀疑找到了理由。

这与你在很多受欢迎的新闻中看到的这个领域的美好图景——在这个图景中，能做各种各样奇妙事情的量子计算机据说可能5到10年就会问世——形成了鲜明对比。如果Mikhail Dyakonov的文章没有打消你的这种想法，那么美国国家科学院、工程院和医学院的这份新报告应该打消它。该委员会在报告中将下面的内容强调为一项“关键发现”：

“鉴于量子计算的当前状态和最近的进展速度，在未来十年里建造出能够危及RSA 2048或类似的基于离散对数的公钥密码系统的量子计算机，将是高度意外的事。”

让我来翻译一下。威胁到这种加密只是量子计算机原则上适合的各种类型的计算中的一个例子。因此，委员会明确表示，在未来十年内，制造出具有实用能力的量子计算机的可能性很微小。

好吧，如果不是十年，那么我们可能还需要多久才会看到实用的机器呢？委员会成员不准备对任何估计作出承诺。他们认为他们能提供的最多的是对量子计算共同体的一些一般性指导，即如何以一种使一个这样的估计成为可能的方式报告进展情况。

为委员会成员没有假装知道答案鼓掌！事实上，报告摘要明确指出，这些挑战是巨大的，而且“不能保证所有这些挑战都能被克服。”这样的观点与Mikhail Dyakonov文章中的观点如出一辙。报告的具体展开部分详细阐述了多个可以解释Mikhail Dyakonov悲观观点的原因，并增加有几个我此前没意识到的原因。

委员会特别说明了在创造一个自我加强的技术进步周期——它通向商业应用，进而带来私营部门投资和进一步的技术进步——方面所面临的挑战。这样的周期在过去的几十年里推动了传统计算的巨大进步。因此，你可以理解这种路径的爱好者为什么会希望量子计算也能有类似的结果。这就要求能在短期内能建成的量子计算机至少要有一些商业应用。而这是不太可能的。

那种可能很快就能建成的机器，委员会称之为“哗众取宠的的中间型量子计算机”（noisy intermediate-scale quantum computer）或NISQ计算机，可能不会有多大的实际用途。委员会表示：“目前还没有可以有效利用这类机器的已知算法/应用程序。”这可能会改变，也可能不会。如果不会，那么业界似乎不太可能在足够长的时间内继续投资量子计算，以使该技术能够产生效益。

最后，委员会总结说，即使实用的通用量子计算机最终被证明是不可能建造出来的，人们也会在设计和制造一台失败的量子计算机的过程中学到很多东西。报告中的第六个“关键发现”是：

“量子计算对于推动基础性研究是有价值的，那些研究将有助于促进人类对宇宙的理解。与所有的基础性科学研究一样，这一领域的发现可能会带来变革性的新知识和应用。”

是的，当然。即使是持怀疑态度的Mikhail Dyakonov也会同意这一点。在其文章中，他承认，“（关于量子计算的）实验性研究是有益的，可能有助于更好地理解复杂的量子系统。”但正如委员会成员自己所指出的，任何形式的基础研究都是有价值的，因为它可能会带来一些对社会有用或有益的东西。对于政府和其他科学和工程资助者来说，很重要的一点在于弄清楚哪种基础研究比其他研究更有价值。为此，美国国家科学院、工程院和工程院的这份新报告似乎非常有用，即使它只是为那些认为量子计算企业注定会成功的人敲响了警钟。