2023量子计算行业发展方向

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　　量子计算是一个引人入胜的主题，放眼全球，很多文章报道了商业量子计算的项目和应用，关于量子计算行业在2023年的可能发展方向，本文从大量文章中筛选罗列了一些主要发展方向。

　　McKinsey公司的一份报告显示，今年中国（PRC）和欧盟（EU）将投入更多资金用于量子计算的进一步发展。中国承诺至少投入15亿美元，欧盟承诺投入3亿美元。它们的计划支出远远超过世界其他一些地区承诺的金额总和。例如，美国的公共资金仅为19亿美元，日本为18亿美元，英国为13亿美元，印度和加拿大也同样预留了13亿美元。俄罗斯将花费7亿美元，以色列将花费5亿美元，新加坡将花费3亿美元，澳大利亚将花费2亿美元。世界其他一些地区的计划投入一共不到1亿美元。

　　当然，这些数字不包括对量子计算的私人投资。McKinsey报告显示，大量私营部门已经参与其中，量子计算初创公司的数量正在迅速增长。不出所料，49%的私人投资进入了美国企业，只有6%的投资在中国。

　　与此同时，黑客将他们窃取的加密数据存档，以便在量子计算可用时进行解密。隶属于美国商务部的国家标准与技术研究院（NIST）经过长时间的搜索，选择了四种量子计算算法，这些算法将很快成为最终的后量子加密标准，使当前的数据安全系统能够抵御未来的网络攻击。

　　很明显，现在需要立即采取措施保护当前数据，以免以后受到量子计算机系统的攻击。但是，Deloitte最近的研究表明，美国企业并未优先考虑安全措施以防止量子黑客攻击，除非有强制的法规或立法，这也是许多企业和组织的态度。

　　可以预见，医疗保健行业将从量子计算中受益，长期以来，其应用一直被认为会受到网络安全的影响。

　　量子随机数生成器（QNRG）是一个关键又重要的研究领域，这是一种概率检查算法，用于生成具有高熵源（系统中不确定性或无序测量）的随机数。在密码学中，随机性很普遍，没有它，所有加密操作都可预测，因此本质上不安全，需要找到新的随机数来生成安全的加密密钥。量子密钥分发是一种可以在双方之间建立安全通信的机制，关于它的研究也将快速进行。

　　另一个量子计算趋势是量子机器学习，它涉及到量子算法与机器学习程序和系统的集成，用于分析量子计算机上的 “经典数据”。

　　混合量子计算的研究也在进行中，这是量子和“经典”计算的结合，比起单独使用传统计算机，混合量子计算可以更快地解决特定问题，比如进行更精确的天气预报。

　　人们普遍猜测，今年将预示着一种新趋势，逐渐摆脱大公司开发技术（如离子阱和超导电路）的竞赛，这将有助于在芯片上生产更多的量子比特。例如，IBM一直暗示，它将生产1121量子比特的处理器“Condor”。然而，其他公司和科学家正在努力使量子计算能直接实用化，它们专注于使计算机模块化并将处理器连接在一起。

　　IBM也在研究模块化量子计算，133量子比特的处理器Heron将在2023年首次亮相，Heron芯片将与传统电子设备一个接一个地连接，所以在量子处理器之间传递的信息将不会保持量子态。尽管如此，这是朝着正确方向迈出的一步，在适当的时候，当光纤技术和光开关发展到能处理量子数据时，希望大型分布式量子计算机可以包含一百万个或更多的量子比特。

　　各国都在争相开发世界上最强大的量子计算技术，这个竞争是国际性的，并且具有重要的政治意义：随着权力集团之间的关系继续白热化，焦点自然集中在主要国家，例如美国，中国，欧盟，英国和俄罗斯。

　　然而，技术娴熟的小国也在努力。例如，在日本，富士通正在与国家理研研究所合作，计划于今年为日本企业提供该国第一台国产量子计算机。它将有64个超导量子比特，并为材料科学、新药开发和金融领域的商业应用提供支持。

　　印度也在努力，它避开超导技术，转而使用“qudit”而不是“qubit”。量子比特在传统的0和1二进制级别提供数据编码，但 qudit提供三维和四维的数据编码，而且不放大出现错误的可能性，为存储和处理数据提供了更大的空间。错误是量子计算的绊脚石，开发量子比特数量越来越多的处理器，在很大程度上可以提供非常必要的纠错能力。

　　Qudit允许电路不那么复杂，并能使算法更高效。印度政府希望，凭借在Qudit光子学方面的领先地位，能在具有战略意义的量子安全卫星通信领域开辟一个利润丰厚的市场。

　　量子计算和相关公司的监管和立法也迫在眉睫。在美国，拜登政府已经在考虑对量子技术的进出口实施贸易限制。

　　当然，量子计算还将影响电信行业，沃达丰和英国电信等公司对其发展寄予厚望。

　　以上关于量子计算的展望，其中有多少将在2023年实现？让我们拭目以待。