量子计算何时才能落地

美国国家科学、工程和医学科学院本周发布了一份介绍量子计算现状的报告。考虑到有人推测这类设备可能使目前的加密方案变得毫无价值，这个话题令人不无担忧。

好消息是，你的秘密信息至少n年内应该不会被量子技术窃取，报告对于这个n到底指多少年未加定义。也许更重要的是，量子计算研究人员可以期盼n年的资助，因为谁也猜不准制造出商业上实用的量子计算机需要多久。

该报告名为《量子计算行业的进展和前景》，十大研究结果中的第一个是这样描述现状的：

鉴于量子计算的现状和最近取得进展的速度，在未来十年内制造出能够破解RSA2048或类似的基于离散对数的公钥加密系统的量子计算机是非常意外的事。

报告捎带提到了认为这种系统不可能搞出来的几名研究人员，支持这个更广泛的观点：如果我们目前对于量子物理学的理解正确的话，搞不出这种系统是没有明显的理由的。

但是对于参与报告的专家小组来说，从没有理论障碍跨越到给出实际的交付日期，这个要求太过了。考虑到需要很长时间才能制造出可扩展的量子计算机，他们改而提议采用一种框架来评估进度，这需要密切关注错误率。

目前依赖量子比特（qubit）的的量子系统犯的错误实在太多了，无法大规模使用。

Qubits可以同时代表0和1，这个现象名为叠加。它们带来了比传统计算机更强大的计算能力（至少在实验室是这样），这就是为什么人们担心加密密钥可以更容易被破解。但是制造出一台能够处理足够多量子比特的机器带来了众多尚未解决的挑战。

据报告声称：“如果计算足够可靠以支持大规模环境下的纠错，如今较庞大的量子设备中量子比特的平均错误率需要降低至十分之一或百分之一；在这样的错误率下，这些设备所拥有的物理量子比特数量就需要至少增加10 ^ 5倍，那样才能制造出实用数量的有效逻辑量子比特。”

报告还称，要预测这一幕何时出现太难了。

让人惊讶的是，英特尔很高兴

IT外媒TheRegister询问销售量子计算硬件的D-Wave公司对此报告有何评论。该公司发言人说没有人要补充的。

英特尔的量子硬件主管吉姆·克拉克（Jim Clarke）认为，研究结果从另一个侧面验证了这家芯片制造商目前所做的工作。

他通过电子邮件说：“国家科学院的报告给能够破解密码的量子计算机划定的时间范围与英特尔所持的观点非常一致；英特尔同样认为，商业上实用的系统大概10年后才会问世。就所需的量子比特数和纠错而言，破解密码是要求最苛严的应用之一。”

不过克拉克表示，不太先进的量子计算机可能更早在其他应用领域助一臂之力，比如化学和材料系统的模拟。

英特尔在1月份畅谈了“Tangle Lake”，这是一款49个量子比特的超导量子测试芯片。当时，英特尔实验室公司副总裁兼总经理迈克•梅伯里（Mike Mayberry）说：“我们预计5年到7年后业界才会着手处理工程规模问题，可能需要100万个或更多的量子比特才能做到商业上实用。”

或许值得一提的是，芝加哥大学的戴安娜•富兰克林（Diana Franklin）教授在5月份的美国国会量子计算听证会上表示，这种规模的量子计算机“尚未执行实用的计算”，功能与20世纪80年代的台式PC一样弱。

预测十年后实用产品才问世和“未来十年别抱任何指望”两者如何协调起来？这就要看你是看到玻璃杯半满，还是你不确定这只玻璃杯可以盛水，如果能搞到这样一只玻璃杯的话。

报告指出，2000年至2017年期间，量子计算在Gartner的成熟度曲线（又译炒作周期）上出现了11次，每次都列在成熟度曲线的最早期阶段，每次都被认为十年后才落地。

更直言不讳地说，第四大研究结果如下：

鉴于委员会可获得的信息，能够预测可扩展量子计算机的时间范围还为时尚早。

但筹集资金并非为时尚早。这是富兰克林在国会作证时传达出来的讯息，她引用了中国、欧洲和英国等竞争国家大力投资的现状：联邦政府需要打开钱包，只是谁也不知道钱包要打开多久。