Will quantum be bigger than AI?

BBC科技编辑佐伊·克莱曼手持微软的Mmajorana量子芯片英国广播公司

微软等科技公司（图中所示为其Majorana芯片）正在竞相拥抱量子计算。

像我这样的科技记者中流传着一句老话——你可以准确地解释量子力学，或者用人们能够理解的方式解释量子力学，但你不能两者兼得。

这是因为量子力学——物理学中一个奇特且部分理论化的分支——是一个极其难以理解的概念。

它涉及微小粒子的奇特行为。而这种奇特的活动开启了一个充满无限可能的全新科学超能力领域。

量子力学的复杂性令人难以置信，这可能是量子力学最终不如当前科技界的明星——人工智能（AI）——那样引人注目的原因之一。

尽管微软和谷歌等科技巨头近期不断发布重大量子技术公告，但情况依然如此。

总的来说，我们通常倾向于将量子技术更多地理解为传感器和计算机等硬件，而人工智能则更多地基于软件——它需要硬件才能运行。

将它们结合起来，我们或许有一天会拥有一种比我们以往创造的任何技术都更强大的新技术……尽管“或许”这个词在这个预测中起到了很大的作用，研究公司 Forresters 的副总裁兼新兴技术首席分析师 Brian Hopkins 警告说。

“潜力是存在的，但结果如何还有待观察，”他说。

“初步实验显示出前景，但所有实验都表明，我们需要更强大的量子计算机和进一步的创新研究，才能有效地将量子效应应用于人工智能。”

就价值而言，两者都利润丰厚。市场研究机构麦肯锡预测，到2025年，量子领域的市场规模可能高达970亿美元（740亿英镑） 。

与此同时，人工智能的价值预计将达到数万亿美元。但它们都笼罩在炒作和泡沫破裂的阴影之下。

“我以前一直认为量子计算是最被炒作的技术，直到人工智能热潮出现，”霍普金斯先生开玩笑说。

10月中旬，分析师警告称，一些关键的量子计算股票可能会下跌高达62%，与此同时，关于人工智能泡沫的议论也越来越多。

量子计算机会影响关键基础设施吗？

微软称，强大的量子计算机将在几年内而非几十年内问世。

量子计算和人工智能还有另一个共同点——错误。虽然我们现在对生成式人工智能工具产生的“幻觉”已经相当熟悉，但量子计算却饱受另一种错误的困扰。

这是因为粒子所处的状态非常脆弱。环境中哪怕最细微的变化，包括光线和噪音，都可能扰乱它们。

维持这样的环境很棘手。本周，埃隆·马斯克在X频道上表示，量子计算在“月球上永久阴影笼罩的陨石坑”上运行效果最佳。

量子计算机的外观与传统计算机截然不同。目前还没有设计蓝图，但它们的体积都非常庞大。

它们存在于实验室中，最常用的形式似乎包括一种受水母启发的形状。

它们需要极低的温度和激光。这种东西你不太可能在家里找到，更别说放在口袋里了。

它们也相当闪亮——研究人员发现，使用合成钻石来制造量子比特（量子计算机的组成单元），可以使量子计算机在接近室温的条件下工作。

奢侈珠宝商戴比尔斯旗下有一家名为 Element 6 的子公司，该公司声称在 2020 年推出了世界上第一颗通用量子级钻石。该公司还与亚马逊网络服务公司合作，优化人造钻石，以用于未来的量子机器网络。

法新社/盖蒂图片社 上周在华盛顿特区举行的一次科技会议上，一名男子正在观看一台量子计算机。法新社/盖蒂图片社

量子计算机，例如展出的这台，都是大型结构。

这些机器目前都还处于起步阶段，据信全世界大约有 200 台（但中国尚未透露其拥有多少台）——但这并没有阻止量子专家对其潜力做出大胆的断言。

“作为消费者，我们几乎会在生活的方方面面感受到量子计算的影响，”Quantinuum公司首席执行官拉吉布·哈兹拉（Rajeeb Hazra）说道。该公司最近估值达100亿美元。他是在接受BBC科技生活播客采访时发表这番言论的。

“在我看来，量子计算领域的应用规模，即使不比人工智能更大，也至少与之不相上下。”

彼得·奈特爵士教授是英国顶尖的量子专家之一。他在BBC广播四台的《科学生活》节目中告诉吉姆·阿尔-哈利利博士：“即使在最强大的超级计算机上，一些需要宇宙年龄才能计算出来的问题，现在可能只需几秒钟就能完成。”

那么，这些机器一旦准备就绪，究竟能带来哪些改变人生的巨大变革呢？

与人工智能一样，量子力学领域也有很多研究致力于改善医疗保健。

量子计算机或许有一天能够毫不费力地处理无数种分子组合，从而研发出新的药物——而目前使用传统计算机完成这一过程需要数年时间。

为了让您对这个规模有个概念——2024 年 12 月，谷歌发布了一款名为 Willow 的新型量子芯片，声称它可以在五分钟内解决一个目前世界上最快的超级计算机需要10 万亿亿年（或 10,000,000,000,000,000,000,000,000 年）才能完成的问题。

哈兹拉表示，这可能会为个性化用药铺平道路，患者不再需要获得标准处方，而是获得根据其个人身体情况量身定制的特定药物，这种药物最有可能对其有效。

这也适用于更广泛的化学过程，例如更高效地生产化肥的新方法，这可能会极大地促进全球农民的发展。

利用量子力学原理进行精确测量的量子传感器已经存在，并应用于原子钟中。

2019 年，诺丁汉大学的科学家们将它们放入一个自行车头盔大小的原型设备中，并将它们用于一个新系统中，对患有癫痫等疾病的儿童进行非侵入性脑部扫描。

“人类认知的基础是在生命的最初几十年里奠定的，但由于脑部扫描技术的限制，研究这些基础的方法一直很有限，”研究员瑞安·希尔当时说道。

“一直以来，移动都是一个特别的问题，因为大型传统固定式扫描仪一直要求患者保持完全静止。”

“这不仅无法准确反映大脑在自然环境中的运作情况，而且还对可以接受扫描的人群施加了严重的限制，其中儿童面临的挑战最大。”

法新社/盖蒂图片社 一名生物学家在实验室里用移液器吸取细胞法新社/盖蒂图片社

量子技术有望大幅加快药物研发进程。

去年，伦敦帝国理工学院的科学家们在伦敦地铁网络上试用了一种替代 GPS 卫星导航的系统，称为“量子罗盘”。

GPS 在地下无法工作，但这个设备可以——其理念是，它可以更准确地跟踪和定位世界上任何地方的物体，无论是在地面上还是地下，这与 GPS 信号不同，GPS 信号可能会被阻挡、干扰和受天气影响。

“英国经济每天依赖 GPS 定位、导航和授时，金额高达 10 亿英镑——这通常被认为是国防需求——但我们所有的金融交易都需要时间戳进行认证，”英国国家量子计算中心主任迈克尔·卡斯伯特博士说。

“利用量子钟、陀螺仪和磁力计，我们可以增强对关键导航系统的干扰和欺骗的抵抗能力。”

英国国家电网公司正在投资量子技术研究，以探索其是否能够帮助解决所谓的“负荷削减”问题——即如何根据实时需求的上升和下降情况，最大限度地提高来自各种能源的数千台发电机的输出功率，从而防止停电。

空客与英国量子技术公司IonQ合作，试验基于量子技术的算法，旨在更高效地将货物装载到飞机上。如果飞机的重心发生微小的偏移，就可能导致飞机额外消耗数千公斤燃油。

法新社/盖蒂图片社 中国展出的量子计算机法新社/盖蒂图片社

西方分析人士不确定中国究竟研发了多少台量子计算机。

目前为止一切顺利——但我们也需要谈谈秘密。

人们普遍认为，目前我们存储个人数据和官方机密的加密方式，终有一天会被量子技术破解，因为量子技术能够在创纪录的时间内遍历每一种可能的组合，直到数据被解密。

众所周知，各国已经开始互相窃取加密数据，以期有朝一日能够将其解密。

“这叫做先收集信息，后解密，”萨里大学的网络安全专家艾伦·伍德沃德教授说。

他补充说：“破解当前公钥加密技术的理论，还有待真正可运行的量子计算机的出现。”

“威胁如此之高，以至于人们普遍认为现在每个人都需要引入抗量子加密技术。”

这种计算机出现的那一刻有时被称为“Q日”。对于它何时到来，各方估计不一，但 Forrester 公司的 Brian Hopkins 表示，它可能很快就会到来——大约在 2030 年左右。

像苹果公司和安全通讯平台 Signal 这样的公司已经推出了他们认为的后量子加密密钥，但这些密钥不能追溯应用于以传统方式加密的当前数据。

本文出处：https://www.bbc.com/news/articles/c04gvx7egw5o