如今量子革命悄然興起，量子技術正在超越物理學家的夢想，而成為現實。不過現階段，量子比特還有限，且容易受噪聲影響而出錯，量子機器執行的運算也遠不完美。于是人們開始擔心“量子“冬天，且不斷有人問量子計算機何時才能實用？而本文作者觀點是，量子計算已有許多工業用途，故如此提問題本身就是錯誤的！
量子革命目前正在悄然興起。雖然表面上看什么都沒有改變，但人們如果深入研究，就會發現第一批量子處理器目前已經在解決世界上一些最棘手的問題。量子處理技術將沖擊所有行業，并將永久地改變它們。我們很幸運地生活在這一歷史性階段，因為在這個階段中，量子技術正在超越物理學家的夢想，而成為現實并即將起飛。
盡管如此，許多專家還是擔心“量子冬天”，擔心在這段時間里，量子計算機的能力得不到顯著改善而被“凍結”。
今天的量子計算機有數百個量子比特——二進制比特的量子版本(一個可以是0或1的變量)。這些量子比特容易受噪聲影響而出錯，因此當今的量子機器執行的計算遠不完美。
量子計算的長期愿景是，能夠利用數百萬個無噪聲量子比特，來可靠地執行難度極大的計算。然而截至今天，仍然不確定如何從數百個易出錯的量子比特擴展到數百萬個無錯誤的量子比特。
這可能是我們在量子計算中面臨的最有意義的實驗問題，對許多人來說，這也許是一個信號，表明在現實生活中發現量子計算機有用的應用還為時過早。
然而，作為一名學者和企業家，我不同意這種觀點。這并不是說上述問題不存在，而實際上，在我看來，上面所提出的問題本身就是錯誤的！
提出正確的量子問題
與其問量子計算機什么時候效力才會更強大，不如問目前功能有限且有噪聲的量子計算機能用來做什么？
從實用角度來看，這個問題才是正確的，不過這個問題依然很難回答。但如果我們嘗試去回答這個問題，至少在一定程度上，可以證明量子計算機現在就有它的價值。
這種情況并不新鮮。事實上，歷史告訴我們，當涉及到技術時，如果提出正確的問題，那么挑戰至少就成功了一半。試想回到20世紀70年代，問蘋果公司的第一臺電腦是否有語音識別系統？當然是沒有的，但這并不意味著這臺機器是無用的！你可以用Apple-1做很多有用的事情，比如開發程序、玩視頻游戲….
再進一步往前追溯，問問艾倫·圖靈，他發明的破譯密碼的機器是否可以用來玩電子游戲？每個人都會知道，問這樣的問題在當時來看完全是胡說八道。
目前的量子計算機的確還有明顯的局限性。除了不能代表真實用例的玩具模型之外，還無法運行許多人們最喜歡的量子算法，也無法破解RSA密碼系統，或搜索龐大的非結構化數據庫……但今天的量子機器并非毫無用處!
意義重大的量子用例
那么，目前能用一臺有用的量子計算機在實踐中做些什么呢？人們可能會驚訝地發現，實際上已經在做很多事情了。事實上，在特定的、有針對性的商業應用中，量子計算機的第一批原型已在體現真實的工業價值，其中一些解決方案已經投入生產。
在工業領域中，重要的是找到商業優勢，找到量子計算機比經典資源更實用的應用，無論出于何種原因(甚至可能是不合邏輯的原因)。這是商業中最重要的，而找到這樣的應用本身就是一門藝術。
正如世界經濟論壇所解釋的那樣，量子計算有望在三個特定領域中發揮最佳作用：材料科學、優化和人工智能。特別是在優化方面，多個行業目前都在利用量子和量子啟發的算法，來測試新的解決方案。
包括摩根大通(JPMorgan Chase)和法國農業信貸銀行(Credit Agricole CIB)在內的許多銀行，正在應用量子算法來解決優化問題，包括投資組合優化、指數跟蹤、ETF、交易決策系統、欺詐檢測、期權定價和信用評分…...
洛杉磯港是另一個很好的優化用例。這里利用量子驅動的人工智能引擎，來提升貨物運輸能力和效率。人工智能引擎使貨物處理設備的生產力翻了一番，能夠實現更加可預測的貨物流程、最優化的調度，并幫助卡車運輸公司實現流水線集裝箱處理……
綠色能源也是一個有著豐富應用的垂直領域。我們已經看到了在能源市場優化、能源生產預測、風電場設計等方面的業務優勢。即使是微小的收益也能帶來顯著的結果。可再生能源產量預測，是該行業最艱難的挑戰之一。量子和量子啟發的機器學習算法，可以降低這些預測的錯誤率，因此每年可以節省數千萬元。
一次構建，多重部署
事實上，用例的數量是無限的，因為算法的核心是通用的，技術是橫向的。例如考慮預測性維護：用于確定工廠機器故障概率的相同算法，可以在醫院中用于預測患者出現特定健康問題的概率，甚至可以在足球俱樂部中用來預測球員受傷的概率……這些都不是科幻小說：當讀者閱讀本文時，所有這些用例都已經在實現中了。
這種影響是巨大的。當涉及到工業過程時，量子不是一種替代品，而是一種必需品。目前可用的量子處理器已經能夠提供商業價值，通過將功能有限的量子硬件和巧妙的算法相結合，其結果很容易超過內設標桿。
許多公司需要趕在對手之前，從量子角度研究清楚其當前的發展優勢在哪里。這可不是一項容易的任務，不過只要有合適的“搭檔”，并且肯下功夫，這些都是可以做到的。
(參考原文：Useful Quantum Computing for Industry, Today）
本文為《電子工程專輯》2023年6月刊雜志文章，版權所有，禁止轉載。點擊申請免費雜志訂閱
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