量子计算发展现状：理想很丰满，现实很骨感

直到今天，量子计算机仍未成功完成一项有用任务。现有的量子计算机规模小、错误率高，无法解决有商业价值的问题。但特朗普的科学顾问承诺“到2028年打造出足以用于科学发现的量子计算机”，6月22日，特朗普还发布行政命令，加速美国量子计算产业在与中国竞争中的发展。

企业动作频频，争议不断

6月，微软宣布推出新型量子计算芯片Majorana 2，宣称这是硬件突破，能加速2029年实现“可扩展、实用的量子计算机”的目标。然而，独立专家迅速批评，圣安德鲁斯大学的物理学家亨利·莱格称“这完全是胡言乱语”。

相关报道指出，量子计算未来的争论愈演愈烈，一篇新论文称微软一年前夸大了量子技术成果。莱格于6月24日在《自然》杂志发表论文，批评微软一年前的宣称，指出论文和新闻稿存在重大差异，《自然》杂志还刊登了微软的反驳意见。

量子计算的投入与前景

过去十年，谷歌、IBM、亚马逊、微软等企业，以及许多国家政府和小型初创企业在量子计算研发上投入数十亿美元。支持者预测，这项技术将推动医学、材料科学和机器学习进步，许多国家安全专家将其发展视为中美新冷战竞争。

量子计算擅长处理与经典计算机不同的数学问题，其基本信息单位是量子比特，以概率形式表示信息。量子计算机比经典计算机更“自然”地模拟涉及概率的过程，但不太适合处理经典计算任务。

量子比特的制造与类型

企业用不同材料制造量子比特，目前领先的量子比特类型有中性原子、离子和超导电路量子比特。谷歌和IBM基于超导电路制造，Quantinuum用单个钡离子制造，QuEra用单个铷原子制造，微软的马约拉纳粒子量子比特受专家质疑。

量子计算的潜在应用与局限

量子计算支持者称，它能解决超级计算机难以解决的问题，有助于开发新电池材料或药物。有人将其想象成网络攻击工具，彼得·肖尔的量子计算算法能破解RSA加密，促使专家开发后量子密码学，但该技术未广泛应用。

目前像谷歌的Willow这样的量子计算机过于原始，无法破解RSA加密或进行药物分子模拟。目标是构建大规模机器，量子计算机不会成为个人消费设备，也不会取代经典计算机。

企业目标与行业循环

6月，IBM宣布未来五年对量子计算投资超100亿美元，目标是2029年之前建造更大规模量子计算机。5月，特朗普政府向九家量子计算公司提供20亿美元资金，IBM获10亿美元。

自量子计算技术诞生，企业宣布突破，独立研究人员指责炒作，投资者却不断注入资金。2019年谷歌宣布量子优势，如今专家认为该演示无实际应用价值。2020年量子计算领域投资占此前所有投资的三分之一。

去年10月，谷歌宣称又进行量子优势演示，塞尔斯认为这是人为实验，无实际用途，还质疑谷歌是否超越所有经典计算机。谷歌认为该研究有重要意义。

技术挑战与进展

量子计算的主要技术挑战是有缺陷的量子比特，错误会随算法变长而累积。研究人员改进了量子比特，使其保存信息时间更长，能执行更复杂算法。去年11月，普林斯顿大学的安德鲁·霍克团队制造出超导量子比特，保存信息时间是之前记录保持者的三倍。

过去两年，研究人员在量子纠错方面取得重大进展，还开发了运行时纠正错误的算法，将经过纠错的集合称为“逻辑量子比特”。企业竞相用最少物理量子比特制造逻辑量子比特，2024 - 2025年，谷歌、IBM、亚马逊、Quantinuum都有相关成果展示。

微软的争议与回应

微软宣称制造出由电子组成的马约拉纳粒子，专家怀疑。莱格认为微软未成功制造，方法存在“根本问题”，支持证据缺乏说服力。微软相关研究人员过去有虚假工作，增加了人们的疑虑。

微软量子计算负责人切坦·纳亚克回应称支持研究结果，坚持发展路线，称论文表明正在创造和控制马约拉纳粒子，莱格未提出替代模型。

未来目标与不确定性

IBM计划到2029年建造数据中心规模量子计算机，拥有200个逻辑量子比特，Quantinuum为2030年设定类似目标。但不清楚这些机器能否完成有用任务。

专家对量子计算机何时展示有用成果看法不一，埃莉诺·克莱恩认为2028年可展示有用科学模拟，2030年可破解RSA加密；霍克认为2035年之前可实现有用成果；拉吉布尔·伊斯兰认为破解RSA加密至少需要十年；莱格更为怀疑，认为无证据表明平台能在十年甚至几十年内扩展到有用水平。

虽然研究人员取得进展，但不清楚量子计算机具体用途。量子计算真的能如企业宣称的那样走向实用化吗？