經管之見/量子計算機加速應用\李 勤
前沿科技時代，算法（Algorithm）可解決諸項複雜問題，量子計算機則為算法提供全新運算層面。兩者互動形成量子計算，可作平行運算，為突破算力瓶頸之關鍵。
1981年，諾貝爾物理學獎得主費曼（Feynman）在麻省理工學院發表一場演講，提出一個前所未有的想法：利用量子力學的特性來進行計算。費曼的這一理念猶如一顆富開創性的種子，為量子計算領域興起奠定基礎，而亦贏得具遠見「量子計算之父」之稱譽。近期微軟公司表示，是時候為量子計算機時代作好準備了。
本文乃闡析量子計算機的威力所在及未來走向。
設想一下，如果我們能一次過洞悉所探索問題的全部潛在解決方案，那就像被賦予了一種超能力，可以在錯綜複雜的迷宮中同步探索所有潛在路徑，從而迅速找到正確出口。基於這樣設想，量子計算機在追尋最優解過程中展現出驚人速度。
舉個例子，航空公司需要在航班延誤或意外事件發生後重新安排航班，這是現實生活中時常遇到的問題。為了計算出最佳的應對措施，經典計算機需要逐一考慮所有可能的航班調整方案，可以想像其複雜程度。然而，量子計算機卻能一次過嘗試所有這些可能性，讓最佳配置自然而然地浮出水面。
此外，量子比特還具有一種被稱為糾纏的物理特性。當量子比特糾纏在一起時，一個量子比特的狀態可以影響另一個的狀態。這一特性同樣是經典計算機所不具備的，這使得量子計算機能以指數級速度解決面對的問題。
量子計算機利用量子物理定律處理複雜的資訊，突破傳統電腦運算只能處於0或1位元的局限，並且可以兩者同時疊加，因此運算速度遠超目前任何超級電腦，未來將能推動AI、物料科學和化學領域急速發展。
量子計算機在解決特定問題方面具有獨特優勢，如類比分子間的相互作用、從多個選項中找到最佳解決方案或處理加密和解密等，但並不適用於每種類型的任務。經典計算機則按照線性順序依次處理每個計算，遵循經典演算法，使得它們具有很強的可預測性，穩健且不易出錯。
為了應對這種不確定性，量子計算機的演算法通常會運行多次。然後，研究人員會對這些結果進行統計分析，以確定最可能的正確答案。利用這種方法，研究人員才能從量子計算中提取出有意義的資訊。
從商業角度來看，量子計算機的發展仍處於萌芽階段，但格局已初具規模。每年都有新公司如雨後春筍般湧現，其中有像IBM和谷歌這樣的巨頭，也有如IQM、Pasqal等初創企業嶄露頭角。他們都在致力使量子電腦更加可靠及更容易擴展。過去，製造商常以量子計算機中的量子位數量作為衡量機器性能的指標，如今他們越來越重視找到糾正量子計算機容易出錯的方法。這一轉變對於開發大規模、容錯性強的量子計算機至關重要，這些技術對於提高其可用性至為重要。
Google最新的量子晶元Willow在這一領域取得顯著進展。谷歌在Willow中使用的量子比特越多，錯誤率就越低。這標誌着在構建能徹底改變醫學、能源和AI等領域的商業量子計算機方面邁出重要一步。幾年間量子計算已成為計算機科學中一個備受矚目的研究領域。儘管仍處於起步階段，但專家預計，其在未來十年將取得重大進展。
中國躋身全球第一方陣
中國的量子計算機近年迅速發展，躋身全球第一方陣。中國科學院物理研究所研究員范桁認為，「接下來的緊急任務就是怎樣讓它在更多應用場景發揮威力。我們的想法是，讓大算力的量子計算機聯網、上雲，不必局限於本土應用。」
近期，中國自行研製的「祖沖之三號」被國際學界評為「目前最高水準的超導量子計算機」，標誌中國在超導體系持續領先。在應用方面，目前已在覆蓋及流體力學仿真、生物醫藥、AI大模型微調等領域。
安徽省量子計算芯片重點實驗室在今年5月9日宣布，中國第四代超導量子計算機「本源悟空-180」上線運行，實現從芯片到應用全鏈條自主可控，當日開始接收全球量子計算任務。
筆者看到，儘管量子計算機現階段可以落地的商業場景仍然較少，中國重視結合基礎研究和應用研究，相信不久將構建更多商業場景，使量子計算機的強項得以大展所長。
（作者為理大工商管理博士、資深金融家）
