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（图片来源：网络）

量子计算将对众多领域产生巨大影响，包括网络安全、金融、供应链、制药、国防、天气预报等。

然而，当前量子比特正面临着保真度和性能优化的挑战。对于量子计算公司，量子比特的规模、可用端口的类型、量子比特之间的连接性、错误率和工作温度，是能否参与“量子竞赛”的关键门槛。

关于量子计算技术发展的现状和未来，法国知名半导体咨询机构Yole Intelligence的市场研究总监Eric Mounier，和Classiq的CEO兼创始人Nir Minerbi进行了分析。

（图片来源：Yole）

光量子技术优势凸显

Mounier表示，量子技术具有明确的战略意义。无论当前或未来，量子技术的研发进程将持续活跃。现在，量子计算所面临的最大挑战是减少退相干现象导致的误差影响，同时商用量子计算机还面临着其他三个挑战：

实施表面码纠错以检测和纠正单个量子比特的脆弱量子态

开发全新的量子软件

开发新的电子硬件来控制单个量子比特并读出结果

Mounier表示，光量子技术是当今活跃的研发领域，其发展势头令人兴奋。事实上，光量子技术正凸显它的优势：依托CMOS技术的硅光子学将缩小光学电路的尺寸；由于光量子可在室温下运行，因此它们在处理方面具有优势；在光量子芯片的设计和生产中，可使用硅技术。

Mounier说：“基于光子学和硅光子学，离子阱技术路线取得了一些成绩。例如，离子阱量子计算公司IonQ和杜克量子中心已经使用32个量子比特实现了量子计算。在缩小量子计算机的尺寸方面，麻省理工学院林肯实验室已证明集成硅光子学在单个离子操控中的应用。”

截至目前，全球光量子技术路线队伍逐渐壮大，包括荷兰QuiX、美国PsiQuantum和Xanadu等。

其中，PsiQuantum和GlobalFoundries宣布建立合作伙伴关系，他们正为Q1量子计算机制造硅光电集成芯片。这是PsiQuantum百万量子比特的商用量子计算机路线图中的第一个系统里程碑。

优化和材料科学

在应用方面，量子计算在电动车和能源领域具有大量应用场景。

Mounier说：“这主要表现为两个方向：优化和材料科学。量子驱动的优化将有助于设计更好的能源分配网络，从优化运输到节省能源，以及供应链优化；量子驱动的材料科学将为我们生产更好的电动车电池，更轻、容量更大，并降低化学作用过程中的能源消耗等。”

与此同时，宝马集团与法国中性原子量子计算公司Pasqal还将量子计算应用于改进汽车设计和制造场景，旨在通过加速模拟从而设计出更安全、更轻、更省油的汽车。

正是因为经典计算方法无法处理模拟整车的复杂性，依托量子计算的高度精确计算模拟，宝马集团将缩小在物理构建-测试-改进周期中的高额研发成本投入。

（图片来源：Yole）

未来，量子计算将在模拟、场景优化和机器学习领域发挥巨大作用。

Mounier说：“就具体应用而言，制药行业是备受关注的领域。虽然，量子技术在医疗和制药场景中实现广泛应用还需要很多年，或将至少在20-30年，但在5-10年内，量子计算将应用于药物开发，从而更好地筛选出候选药物。随着量子计算在制药行业的落地应用，未来10年内，量子计算也将广泛应用于能源、化学、交通、银行和金融等行业。”

Classiq的CEO Nir Minerbi表示：“量子计算将成为任何复杂计算架构的核心支柱。像CPU和GPU一样，量子处理器单元（QPU）将成为任何数据中心的关键组件。这些QPU与CPU、GPU一起，将解决传统计算机所无法解决的问题，并带来巨大的社会效益。”

量子计算的未来

值得注意的是，随着能够执行Shor算法的量子处理器的出现，非对称算法（例如 RSA、ECC）或所有基于整数分解和离散对数的椭圆曲线加密算法将不再安全。

Minerbi提到：“后量子密码学（量子安全，抗量子）是指密码算法，通常是指公钥算法，它被认为可以安全地抵御量子计算机的攻击，实现网络安全。随着可用量子计算机的发布，后量子密码学市场将会呈爆发式增长，我们估计其拐点将发生在2028年至2030年之后。”

Minerbi指出：“量子技术与网络安全有很多交叉点，例如，量子特性可用于加密密钥分发或提供不可破解的通信链路。强大的量子计算机将能破解RSA加密和其他经典加密方法，同时还可以通过检测新漏洞来帮助保护现有网络和软件。”

量子计算不仅仅关乎速度，更在于其能解决某些复杂问题的能力。Minerbi 补充道：“当前最大的计算机仅拥有大约100个量子比特，而随着许多大型且资金充足的组织正在努力构建具有数万甚至数百万量子比特的量子计算机，未来，这些更大的量子计算机将能实现纠错并解决更多新的问题。”

原文链接：

https://www.eetimes.eu/current-status-and-next-in-quantum-computing/

文：Maurizio Di Paolo Emilio

编译：李每

编辑：慕一

注：本文编译自“EEtimes”，不代表量子前哨观点。