量子计算将成为企业数字化转型的关键

量子计算将成为企业数字化转型的关键

量子计算将是未来数字转型关键之一,其强项和未来性在于能够解决目前最强大的超级计算机无法完成的难题,因此多国政府包括美国、欧盟、中国、加拿大、澳洲、新加坡等,都纷纷提出大型国家级量子计划,积极促进量子技术发展;虽然目前技术仅达数十个量子位,而专家推估约需数百到数千个可靠的量子位,量子计算机才能在解决问题的速度上真正超越传统的超级计算机,达到实际的量子实用性(quantum practicality)。许多企业和咨询机构已积极进行早期布局,市调公司IDC即预测,在2023年之前,会有超过1/4的财富全球五百强企业即由量子计算取得竞争优势,而调研机构Boston Consulting Group更进一步估计,到了2050年,量子应用市场份额将高达2,600亿美金。

量子计算机和运算领域虽仍处于早期商业发展阶段,然而其吸金能力惊人,其中量子计算相关新创公司中,前五大募资新创为PsiQuantum、D-wave Systems、Rigetti Computing、IonQ、Xanadu,共募资约6亿3千万美金,约占募资市场60%。而IBM等大企业则宣称自2013年起已投资超过380亿美金在包括量子计算机和人工智能等新兴科技,其他竞争者如Microsoft, Google, Fujitsu等也投资了相近的金额来建立自有的量子技术和平台。目前服务提供方式多为云端量子运算服务,通常具有数十个量子位,可个别控制的量子位,具可操作的同相性时间,已达初步商业应用测试潜能,目前平台服务多使用混合式算法,结合量子和传统算法,来解决最优化问题。现有提供商业化云端量子运算平台公司包括:IBM Q、Microsoft Azure Quantum、Amazon AWS Braket、Google TensorFlow Quantum、Baidu Paddle Quantum、Fujitsu、D-Wave、Rigetti Computing、Honeywell等。其中Honeywell使用的是不同于IBM和Google的离子阱科技,其量子运算能力约为64个量子体积(quantum volume),号称目前最快速的量子计算机,收费约为一小时一万美金。

早期采用量子计算的产业包括制药、能源、金融、货运、制造和材料等,主要应用于初期提供最优化解,如交通规划设计飞机起降城市交通、金融市场分析,提供投资组合和压力测试、电网最佳化等;中长期则为加速药物研发速度、DNA序列分析、分子或材料设计、气候预测、量子网路安全等;其中较接近市场应用的产品,都是结合量子和传统计算机运算的混合式系统。多数专家认为,目前主要研发困难在于硬件的效能与稳定性,进而影响软件和应用的发展进程,其中技术难关包含容错难(随着量子位增加将越困难)、量子生命周期(维持稳定量子态时间)过短、难以进行准确的量子位控制、容易受环境噪声干扰、需要占据大量物理性资源(如空间、冷却)等。包括Google在内等企业和专家大都认为,真正较具容错性、实际可商业化的量子计算机的出现大约还需要十年左右的时间。

为使量子计算更容易商用化应用,除了克服目前硬件系统扩展性和稳定性外,如何开发不同硬件的量子计算机都能够通用的语言,培养更多熟悉量子计算的人才,也是重要的未来挑战,目前多数的新兴技术和人才仍出自学术研究机构,然而越来越多的研究人员选择加入业界研发或自行开设新创公司,一些新创公司也开始尝试将传统计算机应用程序自动化转换至量子计算算法,在可预见的未来,量子计算将快速颠覆企业数位化和竞争态势。 [台湾科技政策研究资讯中心研究员撰文]

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