下一代運算技術
QC 有潛力解決比古典運算所能解決的問題複雜得多的問題。
一台 1,000 量子位元的量子電腦(預計將在 2–3 年內問世)將能夠同時處理 10³⁰¹(即 1 後面跟著 301 個零)種不同的所謂「資訊狀態」。
此處的「狀態」是指特定問題的一種可能解決方案。大多數可能的解決方案都會是錯誤的,所以我們能探索的狀態越多,找到最佳解決方案的機會就越大。
量子退火爐專門用於最佳化任務。航空公司可能會使用這樣的電腦來準備飛機航線的最佳排程,即在確保滿足所有乘客排程的同時,將燃料使用量降至最低。
它們將在 2–5 年內開始產生商業影響。
以閘門為基礎的量子電腦是通用的,這表示它們將能夠計算範圍廣泛的問題。將來製藥公司會用它來模擬新的藥物化合物,探索數百萬種化合物的效果,而不需要合成和測試。
他們將會在 7–10 年內產生商業影響
硬體
通常,需要 QC 的公司不會擁有自己的電腦。基於多項關鍵原因,企業內部量子電腦的構想目前尚未實現:
取而代之的是,量子電腦的終端使用者透過雲端服務存取這些電腦。
在此方法中,供應商透過自己的雲端服務提供對自己 QC 裝置的存取。IBM 是遵循此方法的最重要公司,透過其 IBM Q Network 提供 QC 服務。
優勢
供應商現有的雲端平台與量子平台之間更緊密的整合 減少傳統雲端平台與量子平台之間的網路延遲,這將成為低延遲應用 (如詐騙偵測) 的優勢
弱點
量子運算後端選項選擇有限
更多限制性商業模式的潛力
供應商鎖定的危險
在此方法中,領先的雲端服務可提供第三方廠商 QC 裝置的存取權。例如,Amazon Braket 提供 D-Wave、rigetti、Oxford Quantum Circuits、IonQ 和 Xanadu 的存取權限,還有更多的存取權限正在籌備中。Microsoft Azure Quantum 提供對 Quantinuum、IonQ、Quantum Circuits Inc、rigetti、PASQAL、1QBit、Microsoft QIO 和 Toshiba SQBM+ 的存取。
優勢
使用雲端供應商現有的存取和帳務服務,以及類似的共用服務
提供存取量子電腦的簡易階梯,通常採用「隨用隨付」模式
提供對各種量子電腦的存取,可在不同平台間進行比較,並找出適合手邊問題的裝置
弱點
由於網路往返和佇列的關係,存取量子裝置的延遲趨勢較高
反過來,這對於有即時或低延遲需求的應用 (例如詐騙偵測和高頻交易) 造成問題,以致於這些應用可能不實際。
未來,雲供應商可能會在其資料中心內,將量子裝置與傳統 CPU 和 GPU 硬體一起託管,從而將延遲效應降至最低,並實現新一類的高吞吐量、低延遲量子經典混合應用,例如詐騙偵測和高頻交易。
API 和相關 SDK 傾向於開放原始碼,而且除了少數例外,都是以 Python 程式語言撰寫。
每家領先的 QC 供應商通常都會提供自己的 API,以支援其裝置或服務。
有些廠商(例如 IonQ)決定支援其他廠商的 API,而不是開發自己專屬的 API。例如,IonQ 支援 IBM 和 Cirq 的 Qiskit。舉例來說,這種方法可讓以 Qiskit 寫成、用於 IBM 量子機的量子演算法,更容易移植到 IonQ 裝置上執行。
未來,大型科技/雲端供應商(IBM/亞馬遜/微軟)將會提供或強制提供少量的標準化 API,量子運算硬體廠商將會依據這些 API 進行建置。
在爭取 QC 領導地位的同時,金融機構很可能會發現技能與人才的發展和保留將成為關鍵戰場。量子技術應用的領導者將會看到其安全性、營運效率和產品效能大幅成長,而落後者則會看到其業務的這些方面受到侵蝕。
儘管我們預期量子電腦至少在 10-12 年內都不會強大到足以解密現今以 PKI 為基礎的密碼系統,但仍有大量工作要做,以準備好對抗量子威脅。
QC 在其他一系列領域也有潛在的轉型應用。
隨著 QC 越來越受到重視,我們自然會看到各行各業都出現使用案例。
30% 2017 年至 2025 年的 CAGR
量子電腦將適用於某些任務。在短期內,量子電腦將擅長解決複雜的數值問題,並與現有的古典電腦並存,以實現量子古典混合系統。混合性是很重要的,因為當經典運算提供乾淨的輸出時,量子電腦則提供概率分布的輸出,產生可能需要使用經典電腦篩選出來的答案集。在更遠的未來,QC 有潛力成為一個轉型。它將在某些領域帶來巨大的進步,讓我們有能力創造革命性的新藥、優化金融市場的運作、保障網路安全、了解複雜的系統,從地球生態到全球供需網路,還有更多。至於它的最大效果,地平線是開放的。社會和經濟層面的重大改變即將發生:就像古典運算一樣,QC 將會全面改變我們的生活方式。但故事仍有待書寫,未來數十年將見證我們最優秀的頭腦如何運用這項強大的新工具。