量子计算正在首次尝试跳出实验室进入现实应用的世界。最新的种种商业宣传是否仅仅是引发泡沫的炒作？这些泡泡是否会等不到该领域真正落地的那天就破裂？投资者和部分研究人员是否应该对这场快速发展的技术革命投入高昂的热情？
Physics World 特约撰稿人菲利普·鲍尔（Philip Ball）调查了量子信息技术商业化的成功与隐患。
量子计算正在首次尝试跳出实验室进入现实应用的世界。最新的种种商业宣传是否仅仅是引发泡沫的炒作？这些泡泡是否会等不到该领域真正落地的那天就破裂？投资者和部分研究人员是否应该对这场快速发展的技术革命投入高昂的热情？
世界“第一台量子计算机”在2015年进入市场时，外界的反响显然是好坏参半。考虑到这台机器的标价高达1000万美元，人们对它的需求不旺盛就不足以为怪了。一些人指责加拿大波纳比（Burnaby）制造商D-Wave System，认为过度夸大其机器的能力，甚至连这个机器有没有用到量子力学原理也存在争议。
量子信息技术（Quantum Information Technologies, QIT）商业化的开端并不顺利，但这对一项新技术来说并非罕见。毕竟对于大多数人来说，第一辆汽车的价格也高得令人望而却步，并且在一开始被认为会危害健康和安全。甚至因为在未铺设的道路上行驶激起的巨大扬尘，汽车激起了公众的激烈反对，以至于当时的司机有时会携带枪支自我保护。
至少目前为止，我们知道量子计算机——利用量子力学原理开发的信息处理新技术——是完全可行的。
量子信息技术还远未迎来像亨利·福特或者比尔·盖茨这样的人物，（可以像当年的汽车或者个人电脑这样）把这一产业改造出既可靠好用、价格又合理的机器。“现在这个阶段，（量子计算的商业化）主要致力于工程技术的不断迭代进步，而更少依赖于概念性的突破。
” 加州伯克利的量子计算公司里盖蒂计算（Rigetti Computing）的创始人兼首席执行官（CEO）乍得·里盖蒂（Chad Rigetti）说道。但商业化的进展已经十分迅速。
量子计算非常适合诸如从许多其他可能的解决方案中找到“最佳”解决方案等此类优化问题。例如，在管理供应链中，向具有不同要求、不同截止日期、在不同地点的客户交付商品或服务就面临这一问题。通常，解决此类挑战的经典算法都需要依次尝试每个选项: 这个数字会随着系统的规模呈指数增长。
量子计算机的出现提供了破解标准加密方法的可能性，该方法通过电信网络（例如在线信用卡订单）进行安全数据传输，原理是基于大数分解的复杂度，而量子算法可以大幅加快该过程。不过，量子计算也为这个问题提供了解决方案。由于量子信息在被测量之前可能是不确定的，因此以这种形式编码的数据可以“防篡改”。
如果信息以纠缠的量子比特编码，例如沿光纤网络发送或向卫星广播光子的偏振态，窃听者就不可能在不被检测到的情况下拦截和读取信息。
量子密码学已经得到很好的证实并在长远距离上投入使用。例如，2007年，瑞士公司 ID Quantique 以这种方式对日内瓦地区选举的选票数据进行了加密，预示着该技术将在全球范围内得到更广泛的应用。
该公司成立于2001年，计划将该技术应用在机密金融信息、政治信息领域以及在医疗数据和防御网络攻击领域。中国已经建成了从上海到北京的光纤“量子互联网”网络。2020年，由潘建伟在中国科学技术大学领导的团队通过卫星在中国境内1000公里的距离上广播量子加密数据。
总部位于都柏林的市场研究公司 Fact.MR 估计，未来十年量子密码市场将以30%的复合年增长率扩张。“从传输政府的机密数据到提供安全的银行和金融解决方案，量子密码被吹捧为加密和安全技术的未来。” 该公司的分析师表示，并补充说增长的限制来自安装沿途必要的基础设施和硬件，例如支持量子的卫星和信号增强器。
鲍勃·苏托尔相信，随着量子计算机变得越来越大、越来越好，量子计算机在今天的局限性将逐渐消失。
IBM计划在2022年生产433量子比特的芯片，然后在2023年生产1121量子比特的Condor芯片。苏托尔预测，到2020年代末，量子纠错将取得一定的进展。不过，当今量子线路中最令人头疼的问题是: 量子物理学的一个基本特性意味着，错误不能像经典器件那样，通过保持每个量子比特的多个复制来简单地纠正。一些量子纠错方案似乎需要数百甚至数千个物理量子比特来产生一个容错的“逻辑”量子比特。
查普曼说，离子阱已经被证明比上面所描述的要好得多。他表示，IonQ最近的工作显示，量子纠错的物理与逻辑量子比特之比仅为13:1。他补充说，因为它们不需要笨重和昂贵的制冷设备，离子阱量子计算机也可以缩小规模，而且相对便宜。“归根结底，问题在于每量子比特的成本，” 他说，“我们的计划是大幅减少这类成本。我们认为量子计算机应该是机架式、低成本的设备，不需要任何种类的低温系统。”
这将使它们适用于便携式的场景，例如在飞机上，也适用于那些不能承受将工作提交到云端队列带来的延迟或安全风险的公司。
但是，这种指数级的进步和兴趣能否在不产生过高预期的情况下持续下去？耶姆弗罗斯说：“我认为，基于政府资金的水平，以及硬件和软件初创企业的数量——可能超过150家并且还在不断增加，泡沫几乎是不可避免的。我们现在正处于快速增长阶段，但接下来肯定会是并购整合阶段。”
然而，伊恩·沃姆斯利希望，量子信息技术在实现和应用方面的多样性可以避免互联网泡沫。“重要的是要确保事情发展不会超前、过热并因此破坏机会，” 他说。“我们不应该期望这些机器明天就立刻能够供人们居家使用。”
鲍勃·苏托尔表示，为了避免这种错误的期望，IBM正在“痛苦地公开我们的机器是什么以及它们是如何工作的”。此外，他表示，人们可以自己对它们进行测试。
尽管如此，“媒体有很多炒作，因为他们大多数人不了解技术”，道格·芬克补充道。“量子计算行业的个人也贡献了不少（炒作）。试图获得资金的创业者可能会夸大其潜力。” 耶姆弗罗斯认为在量子计算软件方面还存在相当多的问题，“因为这些公司经常宣称开发了非常强大的量子算法，然而这些算法的有效性几乎完全没有被测试过或严格证明过。”
陆朝阳也同意以上看法，为了筹集风险资本，无论是在中国还是在全球范围内，产业界都可能夸大量子计算的潜力。“产业界的一个主要误导信息是，量子计算可以通过所谓‘并行计算’加速一切计算任务，” 他说，“这并不是真的。到目前为止，真正可以从量子计算中受益的实际问题仍然非常有限，享受指数级加速的就更少了——其他的仅有更有限的加速。
” 陆朝阳将一些来自量子计算初创公司的过度炒作与曾经困扰人工智能的炒作进行了比较，担忧量子计算会因此重蹈人工智能经历几次幻灭和被忽视的“寒冬”覆辙。
陆朝阳还担心，量子计算的潜力容易被大众扭曲。例如，在他看来，谷歌在超导体系和中国科学技术大学在光子体系所完成的量子计算优势，作为最先进的实验水平，在他看来并不是展示“量子计算机已经有多酷炫，而是恰恰相反：它们更多的是在学术意义上证明了量子计算的加速能力，因而量子计算还处于早期阶段”。他认为在未来5年左右的时间里，这些技术在很大程度上将作为科学家和工程师的研究工具。
但道格·芬克并不太担心量子信息技术泡沫破灭的预测。“虽然会有一些人因为他们的投资没有成功而失望，但我不相信会出现投资的全面崩盘，” 他说。因为他认为在接下来的几年里将看到“成功的消息陆续公布，一些机构将量子计算应用于现实世界的商业或科学应用”，这样的成功“应该足以让私人和公共部门的投资流入”。
尽管存在炒作和幻灭的风险，但总体而言，陆朝阳对量子计算的未来持乐观态度，“我们才刚刚开始，（到目前为止）我们可能只发现了量子技术的冰山一角。现在阶段，即使是最聪明的人也不知道它将如何改变世界。” 或许在接下来的几年里，我们将看到一些成功的消息，以及量子计算在现实世界的领域应用。