谈阿里、腾讯和亚马逊的2021量子计算科技趋势预测与分析

编  辑：王嘉雯   

审 校：丁艳

2020年12月18日，华盛顿邮报让其读者用一个词或者是一句话，来形容即将结束的2020年。不少读者投稿参与，有人形容2020“精疲力竭”；有人认为这一年“乱七八糟”……

而其中，华盛顿邮报选出的最佳形容，来自一个9岁的小女孩Clarke Smith，她这样形容2020：“2020就像是，你在过马路前，来回看看以避免车辆，却不料被潜水艇撞到——因为今年实在是太疯狂了。”[1]

图1｜2020最佳形容（来源：The Washington Post）

绝大多数对2020年的描述，都不会使用“开创性”、“惊人”或“革命性”这些词汇，但是这一年对于量子领域的人来说，从硬件到软件、从研发到商业化，每个成就都令人眼花缭乱，想象万千。

但是，这会成为新常态吗？未来该何去何从？考虑到今年量子领域取得的成就令人目不暇接，但科技的走向趋势，尤其对接下来一年2021进行预测不是一件易事。

而各大科技公司还是纷纷做出了2021技术的预测观点，不谋而合的是量子计算皆位列其中，其中比较有代表性的科技公司包括阿里巴巴达摩院、腾讯研究院和亚马逊。

下图整理了他们对未来科技方向的趋势预测。

图2｜科技公司2021科技趋势预测（来源：量子客） 

阿里巴巴达摩院——后“量子霸权”时代量子纠错和实用优势成核心命题 

概要

2020年为后”量子霸权”元年，世界对量子计算的投入持续上涨，技术和生态蓬勃发展，多个平台异彩缤纷[2]。

这一潮流将在2021年继续推高社会的关注和期待，量子计算的研究需要证明自身的实用价值；业界需要聚焦“后霸权”时代的使命：协同创新，解决众多的科学和工程难题，为早日到达量子纠错和实用优势两座里程碑铺路奠基。

解读

2020年为后“量子霸权”元年，世界对量子计算的投入持续上涨，技术和生态蓬勃发展[3]。

超导领军团队宣布了通往1百万比特的规划；其他平台也异彩纷呈。离子阱则通过系统集成和容错部件上有力演示，证明了和超导同台技艺的潜力。声子超导混合比特也跻身业界采用的平台。

如上潮流将在2021年继续涌动，多管齐下，奔向“后霸权”的两个里程碑：量子纠错和实用优势。

演示纠错的系统必须同时达到“多比特”、“高精度”和“高连接度”：至少几千个高质量、强关联的比特。

量子比特数一直为大众关注重点；但只以比特数来衡量量子计算芯片的质量，好比“论画以形似”一样天真。

“高精度”要求两比特的基本操作接近完美，“高连接度”要求比特以网格或更复杂的结构相互作用。

图3｜实现量子霸权优势的量子计算机“无花果”（来源：Google）

除了增量式进步外，2021年有望见证在这些维度上突破性的创新。比如基于新型设计的超高精度超导比特和扬弃目前线性结构的可扩展的二维离子阱。

超导的另一场扬弃也可能在2021年播下种子：低温电子学的成熟将使得庞大和昂贵的室温电子学开始走向末路。

实用优势的探索将继续以模拟物理为主流，借助模拟对错误的宽容。冷原子和量子煺火系统等模拟量子计算平台有望连同数字平台一起，继续产生鼓舞人心的进步。

2021量子计算开源项目将以广泛和深入的贡献，大大降低学习和研究的成本，加速创新，并消减非科学因素撕裂量子社区的风险。

量子计算还属于科学和工程并重的研究阶段，各个地区的科学家需要继续开放性研究，相濡以沫，携手合作。

这是达摩院的信念，也是达摩院对2021年量子世界协同和平的祈愿。

腾讯研究院——软硬融合推升量子算力

概要

量子计算作为一种高效的信息处理计算方式，方方面面都需要高精度和低错误率，制备的过程和运作的条件都不容小觑。

即便如今的量子计算机可能还存在一些纰漏，但是其完成的计算任务和测试是值得称赞的。

而如今的科研和实验等，都是在为量子计算能产生实际应用进行必要的准备工作。

图4｜IBM Q量子计算机（来源：IBM）

解读

量子计算是利用量子物理特性高效进行信息处理任务的新型计算方式，是人类探究微观世界的重大成果[4]。

量子比特的制备和操作，计算信息的存储和测量，都需要特殊环境和工艺，而目前的技术还有不容忽视的差错率。

因此近期的量子计算机有规模小，含噪声的特点。

为了在当前不完美的量子计算机上，也能完成一些有意义的计算任务，中短期内有可能通过改变过去相对独立的软硬件研究，把软硬件结合到一起进行专有化设计。

同时，未来几年将有更多的量子算法被发现，更多的量子系统特点被揭示，以及更多的硬件设计加工工艺在精进。 

亚马逊——量子计算技术将在2021年开始开花并蓬勃发展 

概要

量子客在上周一发布的文章：亚马逊首席技术官对2021量子计算的发展预测中详细说明了亚马逊副总裁兼首席技术官Werner Vogels对量子技术在2021年的预测称：量子计算技术将在2021年开始开花，蓬勃发展。

虽然，量子技术的成熟度，还要取决于此技术对于人们来说，是否得心应手、运用自如、力所能及。

但云计算大科技公司关键性人物发出这样的断言，给2021量子计算走势带来无限可能。

图5｜亚马逊Braket连接了三种不同的硬件后端（来源：量子客）

解读

Vogels在其对于2021年技术预测中提道，人们对量子技术的需求，以及技术的民用化，正在掀起一股强大的技术变革浪潮。

他提到：“历史证明，如果将一项最先进、最复杂的技术民用，让尽可能多的人都能买得起、用得到、弄得懂，那么伟大的事情将会随之而来。”

随着越来越多的企业机构开始运用量子技术，专业知识打破学术壁垒，围绕量子时代的商业计划初具雏形，产品和服务轮廓逐渐清晰。

Vogels预测，在未来十年左右，量子计算即将改变化学工程、材料科学、药物研发、金融投资组合优化和机器学习等领域。

总结

 的确，贯穿2020年的事件无不被疫情笼罩上了一层阴霾的云雾，但是拨开云雾见天日，守得云开见月明。大科技公司纷纷给出的未来科技发展预测，整体上虽然是“和而不同”，但对量子计算而言仍是“所见略同”。

在如此不乐观的大环境下，量子计算的发展依旧直线上走。

一切似乎比想象中来得迅猛，所谓再等15年、20年或100年后才能应用的技术，是否在不经意间，就创造了奇迹。

人类，向来不缺乏奇迹的创造，也许，就在明天！

引用：

[1]https://www.washingtonpost.com/graphics/2020/lifestyle/2020-in-one-word/

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/bzP9cObS8mhwhUc_oYa8vA

[3]https://i.aliresearch.com/img/20201228/20201228092210.pdf

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/qZ4kGcRzvwMvDwz9Cx1LIw