11月，IEEE Spectrum上發(fā)表了一篇由專家撰寫的題為“The Case Against Quantum Computing”的文章[1]。作者M(jìn)ikhail Dyakonov在文中為自己的觀點(diǎn)——即在可預(yù)見的未來，實用的通用量子計算機(jī)不會被制造出來——進(jìn)行了辯護(hù)。正如你可能預(yù)料到的，在這個對量子計算充滿熱情的時代，這篇文章激怒了不少人。

事實證明，在撰寫這篇文章的同時，由美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院組建的一個專家委員會也在努力回答同樣的問題：量子計算機(jī)何時會發(fā)展成熟為具有實用商業(yè)價值的東西？更全面地說，擺在這個專家委員會面前的任務(wù)是“對創(chuàng)建能夠解決現(xiàn)實中的問題的功能性量子計算機(jī)的可行性和影響進(jìn)行獨(dú)立評估……”。特別是，委員會要估計“所需的時間和資源，以及如何評估成功的可能性。”

該委員會昨天向公眾發(fā)布了長達(dá)205頁的題為“Quantum Computing: Progress and Prospects”（量子計算：進(jìn)展和前景）報告[2]，委員會的專家當(dāng)天早些時候為記者們舉辦了一場關(guān)于該報告的網(wǎng)絡(luò)研討會。在編輯了Mikhail Dyakonov的那篇文章之后，我非常想知道這個委員會得出了什么結(jié)論。

該委員會由13名量子計算專家組成，其中包括著加州大學(xué)圣巴巴拉分校的John Martinis，他領(lǐng)導(dǎo)著谷歌量子方面的研究工作；芝加哥大學(xué)的David Awschalom，他曾在UCSB領(lǐng)導(dǎo)自旋電子學(xué)和量子計算中心；以及加州大學(xué)伯克利分校量子信息與計算中心共同主管Umesh Vazirani。所以這個特別工作組是由一些你可能認(rèn)為會對提給他們的問題給出樂觀回答的人組成的。

然而值得贊揚(yáng)的是，委員會成員并沒有給他們對他們和其他研究人員在設(shè)計和建造實用的通用量子計算機(jī)時所面臨的困難所做的評估涂上一層“糖衣外套”。恰恰相反。事實上，當(dāng)我通讀報告的各個部分時，我不斷地為Mikhail Dyakonov對量子計算前景的懷疑找到了理由。

這與你在很多受歡迎的新聞中看到的這個領(lǐng)域的美好圖景——在這個圖景中，能做各種各樣奇妙事情的量子計算機(jī)據(jù)說可能5到10年就會問世——形成了鮮明對比。如果Mikhail Dyakonov的文章沒有打消你的這種想法，那么美國國家科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院的這份新報告應(yīng)該打消它。該委員會在報告中將下面的內(nèi)容強(qiáng)調(diào)為一項“關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)”：

“鑒于量子計算的當(dāng)前狀態(tài)和最近的進(jìn)展速度，在未來十年里建造出能夠危及RSA 2048或類似的基于離散對數(shù)的公鑰密碼系統(tǒng)的量子計算機(jī)，將是高度意外的事。”

讓我來翻譯一下。威脅到這種加密只是量子計算機(jī)原則上適合的各種類型的計算中的一個例子。因此，委員會明確表示，在未來十年內(nèi)，制造出具有實用能力的量子計算機(jī)的可能性很微小。

好吧，如果不是十年，那么我們可能還需要多久才會看到實用的機(jī)器呢？委員會成員不準(zhǔn)備對任何估計作出承諾。他們認(rèn)為他們能提供的最多的是對量子計算共同體的一些一般性指導(dǎo)，即如何以一種使一個這樣的估計成為可能的方式報告進(jìn)展情況。

為委員會成員沒有假裝知道答案鼓掌！事實上，報告摘要明確指出，這些挑戰(zhàn)是巨大的，而且“不能保證所有這些挑戰(zhàn)都能被克服。”這樣的觀點(diǎn)與Mikhail Dyakonov文章中的觀點(diǎn)如出一轍。報告的具體展開部分詳細(xì)闡述了多個可以解釋Mikhail Dyakonov悲觀觀點(diǎn)的原因，并增加有幾個我此前沒意識到的原因。

委員會特別說明了在創(chuàng)造一個自我加強(qiáng)的技術(shù)進(jìn)步周期——它通向商業(yè)應(yīng)用，進(jìn)而帶來私營部門投資和進(jìn)一步的技術(shù)進(jìn)步——方面所面臨的挑戰(zhàn)。這樣的周期在過去的幾十年里推動了傳統(tǒng)計算的巨大進(jìn)步。因此，你可以理解這種路徑的愛好者為什么會希望量子計算也能有類似的結(jié)果。這就要求能在短期內(nèi)能建成的量子計算機(jī)至少要有一些商業(yè)應(yīng)用。而這是不太可能的。

那種可能很快就能建成的機(jī)器，委員會稱之為“嘩眾取寵的的中間型量子計算機(jī)”（noisy intermediate-scale quantum computer）或NISQ計算機(jī)，可能不會有多大的實際用途。委員會表示：“目前還沒有可以有效利用這類機(jī)器的已知算法/應(yīng)用程序。”這可能會改變，也可能不會。如果不會，那么業(yè)界似乎不太可能在足夠長的時間內(nèi)繼續(xù)投資量子計算，以使該技術(shù)能夠產(chǎn)生效益。

最后，委員會總結(jié)說，即使實用的通用量子計算機(jī)最終被證明是不可能建造出來的，人們也會在設(shè)計和制造一臺失敗的量子計算機(jī)的過程中學(xué)到很多東西。報告中的第六個“關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)”是：

“量子計算對于推動基礎(chǔ)性研究是有價值的，那些研究將有助于促進(jìn)人類對宇宙的理解。與所有的基礎(chǔ)性科學(xué)研究一樣，這一領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)可能會帶來變革性的新知識和應(yīng)用。”

是的，當(dāng)然。即使是持懷疑態(tài)度的Mikhail Dyakonov也會同意這一點(diǎn)。在其文章中，他承認(rèn)，“（關(guān)于量子計算的）實驗性研究是有益的，可能有助于更好地理解復(fù)雜的量子系統(tǒng)。”但正如委員會成員自己所指出的，任何形式的基礎(chǔ)研究都是有價值的，因為它可能會帶來一些對社會有用或有益的東西。對于政府和其他科學(xué)和工程資助者來說，很重要的一點(diǎn)在于弄清楚哪種基礎(chǔ)研究比其他研究更有價值。為此，美國國家科學(xué)院、工程院和工程院的這份新報告似乎非常有用，即使它只是為那些認(rèn)為量子計算企業(yè)注定會成功的人敲響了警鐘。