最前沿｜项金根：量子计算可以弥补算力的不足，“摩尔定律”式方法已不太适用

量旋科技创始人、CEO项金根

出品｜搜狐科技

(资料图片仅供参考)

作者｜郑松毅

“社会对量子计算投来越来越多的关注目光，一方面是因为人工智能等领域对算力无上限的需求，量子计算可以弥补算力的不足；另一原因是人类本身生活在微观的量子物理世界，量子计算可以解决很多经典计算机解决不了的问题。”量旋科技创始人、CEO项金根在与搜狐科技对话时表示。

项金根表示，伴随特定应用领域对算力指数型增加的需求，“摩尔定律”式依靠工艺的改进，来提高算力的方式已不再适用，现在更多的是依靠功耗，但电力问题又成为了无法满足需求的新“瓶颈”，只好依托量子计算、类脑计算等其它方式提升算力。

项金根介绍，量子计算相较于经典计算具备一个先天的优势，就是并行计算能力。并行计算能力来源于微观世界中量子纠缠特性，是经典世界里没有的。当多个计算任务可以并行计算的时候，量子计算不必为每一个任务都分配CPU等资源，且如需增加一倍算力只需增加一个量子比特即可，不必再增加一个量子的计算单元。因此，量子计算不仅大幅加快了计算效率，也节省了算力增加成本。

项金根认为，量子计算与经典计算之间的关系好比飞机与汽车，同为交通工具，但工作原理不同，导致应用的场景也就不同。例如飞机能将货物高效的从北京送到悉尼，但汽车做不到。

当前，量子计算的应用场景主要集中在科研、生物制药、及金融科技领域，作用于优化策略，规模化应用后将会对社会和人类产生极大的益处。目前尚未规模化应用的原因主要是量子比特不足，且量子计算机使用成本较高。

具体来说，科研过程中量子计算被用于验证实验结果，且为实验参数优化提供策略参考；生物制药过程中，量子计算被用于分析药物性质、药物分子结构等，如药物分子电子数超过50个，经典计算将无法解决，加快药物的研发过程可使需要的患者更快地用上价格更低的药物；金融科技领域中，可利用量子计算辅助制定投资组合、产品定价，甚至帮助用户选取合适的股票取得更高的回报。

项金根强调，只有当一个问题只有通过量子计算才能解决，或当经典计算和量子计算都能解决，但量子计算更快时，才能评定量子计算在该领域具备应用价值。

项金根透露，量子纠错技术将是下一阶段的重点研究方向，其目的是使得量子在被操控的过程中如果出现错误能被及时纠正，最终要达到实用型容错量子计算的新模式。量子纠错技术的突破将会对量子计算市场规模产生巨大影响。

项金根表示，近年来全球量子计算市场规模增长迅速，2020年左右关注它的人少之又少，但预计到2025年，量子计算市场规模将达到约五十亿美元；到2030年预计能够达到500亿美元。如未来量子纠错技术得以实现，量子计算将得到更广泛的应用，预计市场规模将达到万亿美元级别。

以下为对话实录（经编辑）

搜狐科技：为什么现在量子计算受到越来越多的关注？

项金根：其实量子计算在1981年就被美国实验研究者提出了，现在量子计算越来越受关注主要有两个原因：

一方面，量子计算可以弥补算力的不足。随着人工智能、科研等领域高速发展，对于算力的需求也是指数级增长，甚至说是无穷无尽的。这种情况下，“摩尔定律”式依靠工艺的提升来改进算力的方法已经不太适用，更多的是依赖功耗的增加。但是，电力的供给能力是远远要低于算力需求的增长的。于是，我们需要寻找另一种计算的技术来弥补算力的不足，例如量子计算、类脑计算等。

另一方面，我们生存的世界其实是基于微观的量子物理世界。在这样一个微观的量子物理世界中，其实有很多计算问题是不能用经典计算解决的，即使经典计算的算力再增加几百万倍也无法解决。

搜狐科技：与经典计算相比，量子计算有哪些区别和差异？量子计算与经典计算最大的不同是什么？

项金根：其实最大的区别在于量子计算天生具备并行计算能力，在很多任务需要同时进行的时候，它就会起到很大的加速作用。

量子计算的并行计算能力基础是量子力学中的量子纠缠特性，它是微观世界里面独有的，提供了经典计算达不到的算力，也解决了很多经典计算解决不了的问题。

举例来说，量子计算和经典计算就好比飞机和汽车，同为交通工具，但工作原理不同，导致应用的场景也就不同。例如飞机能将货物高效的从北京送到悉尼，但汽车做不到。

搜狐科技：目前量子计算的应用场景有哪些？能否以某个应用场景具体讲讲？

项金根：量子计算可应用的领域还是非常广泛的，包括但不限于科学研究、生物制药、金融科技等。

比如生物制药领域中的新药物研发，药物分子性质、及药物分子结构等信息理论上都可以通过量子计算模拟得到。目前来说，当药物分子量过大，电子数超过50个用经典计算其实就无法解决了。要解决这样的问题，实际上只能用到量子计算模型。再比如说科研领域中研究化学反应过程、温度设定等问题也是可以利用量子计算来优化实验参数的。

缩短了药物的研发周期，患者就能更早地用上更便宜的药品。如果利用量子计算推动了例如固氮催化剂的研究，那么农业也将受益颇多。

此外，量子计算在金融科技领域也具备很高的应用价值，例如制定投资组合策略、产品定价、甚至帮助用户找到一个更合适的股票，从而获得更高的回报收益等。这些问题本质上都是策略优化问题，量子计算可以快速地找到更优参数来升级方案。

下一阶段，量子计算在实现量子纠错技术突破后，还将被应用于航空航天、国防安全等领域。

但值得强调的是，只有当一个问题只有通过量子计算才能解决，或当经典计算和量子计算都能解决，但量子计算更快时，才能评定量子计算在该领域具备应用价值。

搜狐科技：能否请您简要介绍下当前全球量子计算产业的市场规模是什么样？与以前相比，这个市场近几年有何变化？

项金根：现在的市场规模肯定是越来越高的，目前整个市场规模约为十多亿美元。但是，全球量子计算市场规模每一年的增长速度很快，大概到2025年，市场规模预计能达到50亿美元；再到2030年，预计整体规模能达到500亿美元。

值得一提的是，如未来量子纠错等技术得以实现，量子计算将得到更广泛的应用，预计市场规模将达到万亿美元级别。

搜狐科技：您认为量子计算领域下一阶段发展方向是什么？有什么是值得人们期待的？

项金根：下一阶段最重要的是制造更多的量子比特、及提高量子门的保真度。这样的情况下，量子计算将可以应用在更多的领域。

当然，量子计算未来有一个特别关键的核心技术等待突破，叫作量子纠错。量子纠错的目的是使得量子在被操控的过程中如果出现错误能被及时纠正，最终要达到实用型容错量子计算的新模式。

可以说量子纠错是量子计算发展中特别重要的一个节点，如果能实现这项突破意味着攀爬到了珠穆朗玛峰8000米海拔高度的阶段（珠穆朗玛峰海拔高度8848.86米）。其对量子计算市场规模有直接的影响，如突破不了则市场规模保持在500亿美元级别，如能突破则可达到万亿美元级别。

另一方面，提高集成度、小型化等也是量子计算机很好的一个发展方向。目前量子计算机体积庞大，明显还不是一个用户产品形态，最终还是要集成到经典计算机的程度，让大家大规模地使用。

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