IDC:未来24个月量子计算的投资将从2%提升至10%

目前,科技巨头们争相抢占量子霸权的至高点,全球火热。据国际数据公司IDC的最新报告介绍,距量子计算机走进现实世界,仅一步之遥。

(量子处理器辐射功率,来源:Sakkmesterke)

IDC预测,到2023年,《财富》 500强中将有25%的企业,在量子计算领域获得竞争优势。  这是一个大胆的预测,因为目前在现实世界中尚缺乏量子计算的实际用例(当然,那些尚未明确公开的量子公司,也许在悄悄进行着某个应用的测试而不为人知)。但是,有大量的行业活动来支持IDC的预测[1]。

在今年年初的美国消费电子展上,最热门的不是最新的智能手机,也不是可穿戴设备或自动驾驶技术,而是应用了量子纠缠资源史无前例计算能力的量子计算系统,爱因斯坦将其描述为“鬼魅般的超距作用”。

虽然量子计算尚未成为解决全球性问题的因素,如解决冠状病毒的流行,但这正是量子计算有潜力解决的问题类型之一。IBM是引领量子计算的科技巨头之一,他们坚信,这种潜力将会变成现实。IBM QStart的主管Katie Pizzolato在电子消费展(Consumer Electronics Show,CES)上表示,量子计算将会在10年内实现商用,所以更重要的是,让更多的人了解量子计算,而不是让它一直处于研究室中。

谷歌、微软、D-Wave和Regetti等公司均致力于推动量子技术的发展,根据IDC最近发布的报告《量子计算应用趋势:2020年调查结果》[2]显示,量子技术正在蓬勃发展。

通过对520位IT和业务专业人士的调研得出的结论是,量子计算将在未来18-24个月内增加大量的预算,并加大实施力度。IDC调查的50%的受访者表示,2019年用于量子计算的资金仅占年度IT基础设施的0-2%,但在未来24个月中所占预算将达到7%-10%。对于员工人数超过10,000的公司而言,支出增长则会更加显著。一半以上的受访者表示,在未来两年内,他们将会在量子技术上投资9%至14%的资金。

(受访者对基于云的量子计算感兴趣并渴望探索,计划将在未来18-24个月内开始对该技术进行试验, 来源:IDC)

IDC统计了受访者的关注点:其中65%的受访者计划使用基于云的量子计算,45%的人则表示,打算使用量子算法(包括模拟器、优化、人工智能、机器学习和深度学习),其它的关注点所占比重则是,量子网络占比44%,混合量子计算40%,量子密码学33%。

公司为什么需要量子计算

Heather West是IDC基础设施系统、平台和技术的高级研究分析师、也是报告的作者之一,他表示量子计算擅长解决数据量巨大的问题。根据IDC报告,量子计算最初关注的应用领域将是AI,商业智能以及整体生产力和效率。

West指出:只有少数公司能操作量子计算,因为相关技能太过先进,所以很少有人真正的了解。由于公司也希望克服诸如成本、安全性和供应商之间的数据传输之类的挑战,所以当下仍处于算法试验阶段。但是,量子计算在制造业和金融业等领域已经有实际的用例,当前的重点是如何优化流程。未来,量子计算将应用于更加复杂的问题,例如,如何应对气候变化和治愈疾病。

(受访者列出的量子计算解决的首要问题是:改善AI、提高安全性、研发、仿真物理过程、解决复杂问题。来源:IDC)

IDC指出,复杂的技术、技能限制、缺乏可用资源、成本、安全性以及供应商之间的数据传输是采用该技术的障碍。面对如此多的挑战,IDC调查的受访者在问及选择量子技术供应商时,大公司占据主导地位便不足为奇了。其中,谷歌位居榜首,有37%的受访者将其列为首选供应商,其次是微软(32%),IBM(27%)和英特尔(23%)。

了解量子计算

量子计算比传统计算更强大的原因在于,量子计算使用的是量子比特而不是经典计算中的比特,量子比特由于可以同时存在于1和0的许多可能组合中(称为叠加Superposition),从而可以处理更多的数据。

除此之外,成对的量子比特还可以产生“纠缠(Entangled)”。这种纠缠使量子计算机变得更为强大。更令人着迷的是,爱因斯坦提出了这种“鬼魅般的超距作用”的描述,因为没有人知道它是如何工作或为什么起作用的。

在经典计算中,将比特数加倍可以获得双倍的计算能力。而量子计算中,由于量子纠缠的特性,随着量子比特的增多其计算能力将呈指数级增长。

如果说处理数据的潜力是量子比特的优点,那么它们的不稳定性便是它们的缺点。量子比特容易受到环境噪声和误差的影响。一旦受到影响,它们将会从叠加态坍塌到|0>或|1>的状态,因此计算运行无错误的时间越长,计算量就越大。所以,当前量子计算面临的最大挑战便是:容错。

这种错误非常的常见,温度或振动的轻微波动便会导致所谓的退相干(Decoherence),而且,一旦量子比特处于退相干状态,它的计算就失败了,必须重新运行。这也是量子计算机被安置在接近绝对零度且几乎没有外部干扰的环境中的原因。

在超级计算机上可以实现的目标,量子计算机有约50个量子比特便可以实现了。IBM2019年9月发布了其第14台量子计算机,具有53个量子比特。而其在此之前的量子计算机才20个量子比特。量子计算的发展不仅仅是量子比特数量的增加,还有硬件、算法和应用程序的研发也至关重要。

量子计算的发展

总体而言,随着量子计算的发展,IT部门的技能差距被放大了。哪些人员能够促进量子计算的发展呢?IDC研究主管兼报告的作者之一Peter Rutten说,算法和应用程序的进步将来自以下三个不同的角色:

  • 对量子计算感兴趣的开发人员

  • 具有物理学背景的开发人员

  • 从事高性能计算操作的开发人员

这是从HPC(高性能计算)算法到量子计算的无缝过渡。

一方面,Google,IBM和其他公司似乎在争夺实现量子优势,但实际上,IBM公开反驳了Google声称用其53量子比特计算机实现量子霸权的主张。其研究人员表示,Google未能完全估计超级计算机的资源,并于2019年10月在IBM Research博客上发表了该文章[3]:

(来源:IBM)

另一方面,IDC的Rutten表示,尽管顶级供应商似乎在争夺量子地位,但这并不是关于竞争对手的竞争,因为他们以不同的方式衡量进展,所以很难进行比较,而且,也没有人能告诉你,到底谁领先。所以,把量子技术的进展理解成一场竞赛的想法是不对的。

IDC的West表示同意这种说法,West表示,量子技术的进步将来自开发者社区和技术合作伙伴,并不是来自一场竞赛,因为答案可能不只一个。

就其本身而言,IBM 拥有一个由100多个合作伙伴组成的网络,这些合作伙伴包括商业(例如高盛,埃克森美孚,埃森哲等)、学术界(例如MIT、弗吉尼亚理工大学、约翰·霍普金斯大学等)、初创企业、政府和研究部门。

Pizzolato表示,即使像谷歌、 IBM 和微软这样的大公司都在推动量子计算从优势走向霸主地位,但是,没人知道突破性创新会来自何处,因为MVP可能仅仅是实验室里的某一人。

参考链接:

[1]https://blogs.idc.com/2019/12/02/top-10-worldwide-enterprise-infrastructure-2021-predictions/

[2]https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=US46049620

[3]https://www.ibm.com/blogs/research/2019/10/on-quantum-supremacy/

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作者 | Judy Chen      整理  丁艳

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