近年来，在生成式人工智能惊人崛起的阴影下，量子计算正在悄悄地甚至加速朝着充分发挥其潜力的方向前进。
这一新兴技术旨在利用量子力学原理，显著加快复杂数学和计算问题的处理速度。量子计算以及量子传感和量子通信的相关领域，将影响从生命科学到金融服务等各个行业，以及政府和国防部门。企业IT领导者已经可以探索量子技术的早期表现，这些技术是由一系列量子硬件供应商和超大规模厂商提供的，用于在云中访问——他们在这样做的时候可能会发现一些熟悉的模式。
事实上，量子领域已经开始显示出几十年前标志着传统计算出现的进化迹象。这些趋势包括向软件开发的转变，而不是以硬件为中心的计算观，这在上世纪60年代大型机软件的拆分中曾出现过。此外，美国军方对量子技术的巨大投入，反映在最近数百万美元的合同中，反映了五角大楼在20世纪40年代早期使用计算机(如ENIAC)的情况。
然而，技术挑战阻碍了主流量子技术的采用。错误处理是一项特别困难的挑战，因为研究人员正在努力创造减少量子计算中常见的大量错误的方法。其他问题包括需要更强大的算法和软件来利用量子硬件。
克服这些障碍将有助于推动量子技术从目前的阶段(研究人员将其称为嘈杂的中等规模量子(NISQ))发展到下一阶段，该行业将其称为量子优势。这一转变将标志着量子计算机在某些用例(如模拟、优化和密码学)中的性能可以超过经典计算机。什么时候会发生是一个悬而未决的问题。估计的时间一般在5到10年之间。但最近软件和硬件的进步——以及意想不到的突破的潜力——可能会加速量子优势的到来。
金融服务、医疗保健、生命科学和政府等行业都可能从量子计算中受益。
要达到这一点需要大量资金，这对量子供应商来说最近已经证明有点棘手。来自风险投资公司和其他来源的私营部门投资在2023年有所下降。在某种程度上，在更严格的投资环境下，量子技术与其他技术有着同样的命运。但量子计算也遇到了生成式人工智能(GenAI)的冲击，投资者认为后者技术的财务回报更快。
然而，公共部门的投资帮助缓解了资金状况，政府和大学赞助了量子项目。其中一些投资是围绕量子生态系统、建立在公私伙伴关系基础上的区域联盟进行的。这些生态系统将在汇集学术研究人员、初创公司、硬件和软件专业知识以及资金来源方面发挥重要作用，以促进量子计算的商业化。
虽然这仍是未来的前景，但许多企业将发现自己在短期内对量子技术做出反应。这是因为量子优势机器的到来将带来威胁行为者可能利用它们破解加密算法的风险。安全专家表示，他们认为准备后量子加密将是耗时的，因此预计风险最大的企业将很快开始这项任务。今年早些时候，美国国家标准与技术研究院(NIST)发布了第一个量子就绪的加密算法，开启了一场可能持续多年的采用竞赛。
然而，量子技术既可以用于安全攻击，也可以用于社会公益。在健康和环境传感方面的应用可以改善对人类和生态福祉的诊断。此外，量子支持者认为这种计算方式将比传统IT使用更少的能量。如果这一断言被证明是正确的，量子将有助于组织的碳减排目标和更广泛的可持续发展战略。
从比特到量子位：量子力学提供了一种截然不同的计算范式。
量子背景和NISQ的本质
为了了解量子计算的发展方向，我们有必要回顾一下它是如何工作的，以及它的发展历程。
量子计算是建立在量子比特或量子位作为基本信息单位的基础上的。经典计算的比特代表0或1，而量子位可以代表0到1之间的所有可能状态。这是因为量子比特——一种亚原子粒子，如电子或离子——的行为遵循叠加态的量子原理：一个粒子在被测量之前代表多种可能性的能力。
叠加可以让量子计算机并行处理大量计算。量子力学的另一个方面是纠缠，它将量子位连接在一起，加强了并行性。随着越来越多的量子比特加入到量子系统中，纠缠意味着其处理能力呈指数级增长。量子计算机使用量子门在量子位中产生叠加或纠缠。一系列门在量子电路上执行这些操作，量子电路实现了量子算法。该算法为解决问题提供了一组指令;最后一步是测量量子位以获得计算结果。
这就是问题所在。由于量子比特固有的不稳定性，使计算成为可能的量子态很容易崩溃。振动、辐射或一个错误的原子将导致量子退相干，其中叠加和纠缠的量子特性消失。结果是：量子计算机的计算中出现了许多错误。
多年来，量子计算的发展已经从基础研究转向错误处理方法的细节。
错误处理成为一个顶级的技术挑战
在这种背景下，错误处理即使不是工业界和学术界试图解决的首要问题，也是首要问题。
标准普尔全球评级首席网络风险专家MartinWhitworth表示：“现在，针对错误的工作是根本性的。”
“如果我们做得不对，我们最终会得到很多死量子比特，”这家信用评级和研究公司的首席创新官SudeepKesh补充说。
一个关键的推力是量子纠错——理论上，这种技术可以使量子计算机容错。QEC将包含在一个量子位中的信息分布和编码到多个量子位中。这种编码允许错误检测和纠正，旨在抵消单个量子比特的脆弱性。编码的量子位池被称为逻辑或虚拟量子位，而支持量子位被称为物理量子位。
然而，这种方法依赖于大量的量子比特来支持每个量子信息。一些人估计，QEC将需要拥有数千个量子比特的量子计算机才能证明其可行性。对更多量子位的需求带来了NISQ时代的另一个关键限制：中等规模机器中可用的量子位数量有限。目前，基于门的系统的最高量子位数约为1000。
侧重于错误抑制和缓解
虽然QEC通常被认为不适用于当前一代的量子计算机，但研究人员正在为当今可用的机器创建其他错误处理方法。量子技术专家将这些技术称为错误抑制和错误缓解。在这里，我们的想法不是纠正错误，而是减少错误的数量，减弱它们的影响。
“纠错需要有开销，”麦肯锡公司慕尼黑办事处的顾问Martina Gschwendtner说，她指的是使量子量子计算可行所需的量子比特数量。“鉴于我们目前拥有的量子比特数量，错误抑制和缓解是很好的附加技术。”
量子基础设施软件公司Q-Ctrl是在业界致力于纠错时寻求错误抑制的技术提供商之一。错误抑制技术旨在保护量子位免受周围环境噪声的影响，以减少错误的数量。
Q-Ctrl的创始人兼首席执行官Michael Biercuk表示，在未来的5到10年里，QEC可能会带来鼓励广泛使用的优势。他说，与此同时，Q-Ctrl专注于发布量子产品，为最终用户提供最大的能力。
IBMquantum的量子引擎主管Blake Johnson表示，IBM同时使用错误抑制(Q-Ctrl是其软件合作伙伴之一)和错误缓解来提高其量子硬件的“执行性能”。这些技术是IBM用于量子计算的Qiskit软件栈的一部分。
在IBM看来，减少错误是制造有用量子计算机的关键近期技术。Johnson指出，缓解方法包括多次运行量子计算，并将输出组合成误差更低、质量更高的结果。
缓解方法是处理速度和质量之间的折衷，因为更好的结果是以运行多个计算和花费更多时间为代价的。相比之下，纠错是用空间换取质量，Johnson说，他引用了该技术在许多量子位上对信息进行冗余编码。
混合错误处理方法
IBM的量子团队正在研究将错误缓解和错误纠正结合起来的方法。Johnson说，IBM计划在2029年推出的第一台纠错机器可能会提供这两种技术的结合。
Biercuk还看到了未来量子计算的混合错误处理技术。他说，抑制错误是有效纠错的必要条件，并用下面的空调类比来说明他的观点。
Biercuk说，“当空调开着的时候，你要做的第一件事就是关上所有的门窗。在没有错误抑制的硬件上运行量子纠错，就像在打开所有门窗的情况下运行空调一样。”
Biercuk说，如果没有错误抑制，纠错量子计算机必须处理系统中迅速扩散的所有错误。实际上，这台机器加倍努力，只取得了中等程度的成功。
他说：“如果你必须把空调调到11度，它会消耗大量的电力，而且不会让东西变得那么冷。错误抑制加上错误纠正就像你关上了门窗。出错的几率大大降低，我们只需付出很少的努力就能感到非常舒服。”
Kesh说，在量子计算机扩展到量子优势水平之前，培养错误处理方法非常重要。
他说，“一旦你扩大规模，你就不想在事后处理(高错误率)了，这变成了一个需要清理的大烂摊子。”
QEC显示出加速的迹象
虽然抑制和减轻错误的工作仍在继续，但一些事态发展表明，有可能加速实现实际的纠错。
微软在2024年4月表示，其提供错误诊断和纠正的量子比特虚拟化系统，在与量子硬件相结合时，能够从30个物理量子比特中创建4个“高度可靠的逻辑量子比特”。微软表示，串联系统每10万次操作中会出现一次错误。根据微软的一篇博客文章，在随后的演示中，该公司使用量子公司的56量子位机器将逻辑量子位数提高到12。
微软高级量子发展技术研究员Krysta Svore表示，该公司将需要扩大逻辑量子比特的数量，并提高它们的错误率，以推进其纠错技术。
Svore在提供给TechTarget的一份声明中说，“最终，达到科学量子优势将需要超过100个逻辑量子比特，每1亿个逻辑运算最多出现一个错误。为了实现这种能力，它还需要扩大(量子处理单元)中的物理量子比特数量，并继续提高物理量子比特的错误率。”
2024年8月，量子计算机制造商IonQ表示，其研究人员已经开发出一种“部分纠错”技术，该技术采用的物理与逻辑量子比特开销比为3:1。相比之下，其他技术目前需要“数十、数百甚至数千个量子比特来进行纠错”，该公司补充说。
同样在8月，谷歌量子人工智能研究人员报告说，通过使用更持久的逻辑量子比特，纠错能力得到了改善。发表在ArXiv科学报告存储库上的一篇研究论文指出，逻辑量子位“其组成量子位的寿命是其组成量子位的两倍以上”。这篇论文将这一发展称为迈向容错量子计算的一步。但它也指出，需要更多的物理量子比特来实现低逻辑错误率，研究人员承认，这一前景将是“资源密集型的”。
量子软件正在崛起
错误处理创新发生在不断发展的量子软件堆栈的较低层。这里的进步为有意义的应用铺平了道路，并从量子计算早期的硬件重点转向了关键的转变。
IBM的Johnson表示：“量子计算作为一个行业，仍在寻找杀手级应用，即具有明显量子优势的应用。量子计算技术发展的第一阶段只关注硬件，这也许是正确的，因为建造这些机器是复杂而棘手的。我们确实需要出色的高性能硬件，这样才有可能获得优势。”
然而，这个行业已经到了一个临界点。Johnson说，“我们开始对我们的软件提出更多的要求，”“它不能妨碍我们。更好的是，它需要加速我们发现和探索。”
量子计算作为一个行业，仍在寻找杀手级应用，寻找具有明显量子优势的应用。
Johnson说，他的团队对IBM的Qiskit充满信心，Qiskit包括一个用于构建量子电路和错误处理组件的SDK，已经准备好支持更高堆栈的软件。为此，IBM及其软件合作伙伴提供了QiskitFunctions目录。一些功能旨在提高量子硬件的执行性能，而其他功能则位于应用层。
Q-Ctrl的Fire Opal Optimization Solver就是这样一个应用程序功能，它简化了解决优化问题所需的步骤，例如创建平衡的投资组合或建立高效的供应链。优化被认为是量子计算的理想用例，以证明与经典计算相比，量子计算具有更高的计算速度。其他Qiskit软件产品是针对特定行业的。例如，量子创业公司QunaSys的一个应用程序功能就针对化学问题。
IonQ的纠错技术等技术的发展也可以促进该行业的软件阶段。用更少的量子位来解决量子噪声，避免了更高量子位计数的成本，这增加了人们对该技术作为软件开发平台的兴趣。
IonQ首席执行官PeterChapman在一份声明中说：“任何降低量子计算纠错成本的创新都使我们离大规模量子应用更近了一步。”
量子的“去垂直化”
软件时代的另一个方面是量子行业高管称之为“去垂直化”的趋势。这一发展标志着从顶级量子技术提供商构建硬件和软件到独立软件部门的出现的转变。这种模式在几十年前的经典计算发展中也出现过。作为商业计算的先驱，大型机制造商最初提供单片机器，但最终将硬件和软件分开。
Biercuk说：“当技术真正处于早期阶段时，特别是当我们谈论硬件供应商时，他们会做从构建硬件到应用程序和接口的所有事情。”“一开始是有意义的，但如果技术成熟，就没有意义了。”
Biercuk说，IBM率先大力推动去垂直化，其他硬件厂商也在朝着这个方向发展。他以Diraq、OxfordQuantumCircuits和RigettiComputing为例。这些公司都在2024年将Q-Ctrl的软件集成到他们的平台中。
Biercuk说，“我们认为这是一个展示成熟生态系统的模型。看看云生态系统，你会发现它不只是一家提供商。有很多很多不同的专业组织做出了贡献，我们认为这是一个不断增长的趋势，支持量子领域的多样化。”
量子计算的资金：这很复杂
像任何新兴技术一样，量子计算需要足够的资金支持来推动硬件和软件的研发。但麦肯锡2024年的“量子技术监测”报告发现，2023年，量子技术初创公司的私人融资下降了27%。该报告称，这一数字降至17.1亿美元，此前2022年的历史最高纪录为23.5亿美元。麦肯锡说，这些数字是根据PitchBook资本市场数据库中的私人投资数据得出的。
GenAI于2022年底突然问世，随后在企业中广泛采用，这在私人投资下降中发挥了作用。麦肯锡的报告指出，“人们对生成式人工智能的关注发生了重大转变，人们一直认为(量子计算)是一项长期技术，其在各个领域的潜力仍有待了解和评估。”
事实上，在2023年，风险投资对生成人工智能的投资使量子计算相形见绌：不包括微软和亚马逊的大笔投资，专业服务公司安永(EY)估计，GenAI当年的风险投资为60亿美元，是麦肯锡对量子计算的私人投资数字的三倍多。
Biercuk指出：“一段时间以来，人们一直在质疑GenAI这样的新发展是否已经彻底摧毁了量子技术的发展。”
但其他因素也影响了筹资趋势。更为谨慎的投资环境影响了广泛的技术领域，而不仅仅是量子技术。
波士顿咨询集团在2024年7月发布的关于量子计算长期前景的研究报告中指出，2023年科技投资将普遍下降。波士顿咨询公司董事总经理兼合伙人、该报告作者之一MattLangione表示：“在不确定时期，所有科技投资都在下降，量子计算也在下降。”
同样，“量子2024状态”报告表明，量子技术投资的下滑更多地与“整体风险资本宏观趋势”有关，而不是对量子技术的信心下降。技术供应商IQM量子计算机与风险投资公司OpenOcean和Lakestar共同编写了这份报告，该报告于2024年1月发布。
对量子人才的需求也是一个问题
企业一直难以聘请到网络安全和人工智能等领域经验丰富的专业人士。现在，他们可以将量子计算添加到这个列表中。
总部位于德克萨斯州普莱诺的IT服务商Movate公司的执行副总裁兼首席转型官Gourishanker Jha说：“最大的障碍之一不仅仅是技术上的，还有技术人才的短缺。”
Jha说，由于有限的技术资源和缺乏合格的教师，印度和世界各地的大学在建立量子专业知识方面存在困难。他补充说，Movate正在与各种教育项目和大学合作，以解决量子技能问题。
量子软件改变了投资演算
然而，量子计算向软件的转变可能会改变资金前景。科技投资者倾向于青睐软件，因为与硬件相比，软件的资本要求更低，开发周期更快。
Biercuk说：“传统科技领域的许多投资者都喜欢软件，而量子领域从历史上看并不是这样。”但他补充说，新一波软件公司正在激发一种新兴的“投资者时代精神”。
以Q-Ctrl为例，它似乎正受益于不断变化的投资环境。2024年10月，一群投资者在第二轮融资中将公司的B轮融资增加了一倍多，将最初的5400万美元投资增加到1.13亿美元。Q-Ctrl称这是量子软件提供商有史以来规模最大的B轮融资。
公共部门为量子排队数十亿美元
然而，到目前为止，公共部门对量子计算的支持要大得多。根据波士顿咨询公司的报告，世界各国政府一直在“进行大规模投资”，在未来三到五年内，这些投资可能会超过100亿美元。
与此同时，麦肯锡的报告指出，到2023年，量子领域的公共资金将增加50%以上。根据公布的量子技术资金，该报告将中国列为领先的公共部门投资者，前五名分别是德国、英国、美国和韩国。
IonQ的查普曼在声明中表示，美国政府在量子信息科学研发方面的投资在2019年至2022年间翻了一番。2024年9月，IonQ获得了该年度最大的政府合同，与空军研究实验室(AFRL)签订了价值5450万美元的合同。
他说：“虽然这笔交易本身就规模而言意义重大，但它也表明国防部是如何押注于量子技术来加强国防的。”
科技碎片化搅浑了投资水域
但当各类投资者考虑量子计算时，他们必须应对一个碎片化的技术市场。量子技术供应商追求几种计算风格或模式，这些风格或模式在如何创建和控制量子比特方面有所不同。IBM、Rigetti和IQM等公司生产的超导计算机依赖于电子电路。来自IonQ和quantum等厂商的捕获离子机使用电磁场来限制带电粒子。其他模式包括中性原子和光子，前者使用净电荷为零的粒子，后者使用光粒子作为量子位。
目前还没有一种模式成为明显的赢家，这让融资的水变得更浑。
“这让投资者的处境变得复杂，”麦肯锡合伙人、量子研究负责人Henning Soller说。
因此，传统科技投资者要么支持几种类型的量子公司，要么完全放弃投资。“由于技术的不确定性，他们在现阶段回避投资，”Soller谈到后者时说。
与此同时，国家议程也影响着政府对量子技术的投资。这些资助项目可能有利于某个地区流行的公司和模式。
Soller表示：“我们认为，作为总体议程的一部分，专注于一项技术或一家企业，并不一定是因为对潜在企业进行了全面评估。”
生态系统为投资和发展提供了中心
量子研发方面的一些投资正在流向量子生态系统，而量子生态系统正在全球范围内兴起。生态系统将政府机构、大学、技术供应商、初创公司和各种资金池聚集在一起。
麦肯锡2024年的报告称，被该咨询公司称为创新集群的生态系统协调研究和资源，以刺激量子技术的发展。
麦肯锡的Gschwendtner说，创新集群通常包括至少一到两所大型大学，这些大学进行基础研究并提供人才来源。反过来，这些大学与政府机构合作，创建加速项目，孵化量子硬件和软件初创企业。制药、医疗保健和金融服务等行业的大型企业也参与其中——它们与大学和初创企业合作。
“行业参与者和初创公司对于开发用例至关重要，”Gschwendtner说，他提到了商业应用和技术知识的融合。
除了量子创业公司，一些顶级的传统技术提供商——例如微软和IBM——在特定的生态系统中也占有重要地位。
量子生态系统和量子集群已经在世界范围内出现。
提供对有限资源的访问
生态系统培育量子技术，并在提供对目前部署的有限系统的访问方面发挥重要作用。但生态系统可以与研究人员和开发人员共享稀缺的计算资源。
马萨诸塞州技术合作组织(简称MassTech)是一家准公共经济发展机构，于2024年10月宣布了建立这样一个集群的计划。量子计算综合体将位于马萨诸塞州霍利奥克的马萨诸塞州绿色高性能计算中心(MGHPCC)。它的资金来自500万美元的国家拨款和量子供应商Qu Era Computing的1100万美元投资。QuEra计划在未来两年内在该基地部署一台中性原子量子计算机。
“这样做的真正好处是让研究人员能够接触到量子系统，”麻省理工大学副主任兼创新研究所所长Patrick Larkin说。“它使用户能够体验并从根本上了解量子计算的独特属性。”
该集群将为隶属于MGHPCC的研究人员提供量子计算访问，MGHPCC是一家非营利性合资企业，包括波士顿大学、哈佛大学、麻省理工学院、东北大学、马萨诸塞大学系统和耶鲁大学的约2万名潜在用户。
Larkin说：“目前，研究界并不经常使用量子技术。“我们的目标是真正加速围绕最佳应用的量子探索的增长，并真正创造需求。”
IonQ与瑞士Quantum Basel生态系统之间的合作关系在接入方面也有类似的目标。IonQ正在生态系统的巴塞尔设施中建造一台量子计算机，并计划在2024年底投入使用。
查普曼说：“并不是每个人都能在现场购买和安装量子系统，所以我们希望现在看到集群的出现，直到云访问系统的规模足以支持不断增长的生态系统。”
量子生态系统和中心将大学研究人员、政府机构、技术提供商和行业参与者聚集在一起。
生态系统之间的共享
量子生态系统为本地合作提供了焦点。但地理碎片化是否会限制更广泛的知识共享并制约经济发展?是否有集体努力的空间?
Gschwendtner说，在某个时候，一个地区的多个创新集群可能会决定将各自的量子计算机连接起来，以促进更大的合作。她补充说，由此产生的网络还将向该地区的更多用户开放访问。
Larkin指出，大众科技的理念要求区域合作。
他说：“在我们的边界之外共享学习和参与对我们在我们的边界内取得成功至关重要。”“我们认为我们的集群从纽约州的罗马开始，沿着I-90走廊，一直到波士顿。”
罗马是AFRL的所在地，当地集群与IonQ、Rigetti和IBM等公司合作。
Larkin指出，MassTech也看到了康涅狄格河谷地区的合作机会。至于新英格兰和东北部以外的地区，麻省理工公司已经接待了来自芝加哥量子生态系统的代表。
然而，全球合作更容易产生国家利益冲突。麦肯锡的索勒表示，可能很难分享与国防或电信提供商相关的量子研究——后者是由于国家基础设施主权。“我们认为这种合作不会轻易执行，”他说。
引导生态系统中的技术碎片化
在决定培育哪种量子计算模式时，生态系统还必须应对技术碎片化。麻省理工则采取了一种技术不可知论的方法。
Larkin说：“我们从一个绝对的前提开始，那就是我们是多模式的。我们还不够聪明，不知道这场竞选的赢家会是谁。”
Larkin表示，MassTech会根据每个投资机会的优点来考虑，并为非营利学术机构提供资金，而不是直接投资于技术提供商。然后，这些机构将其行业合作伙伴纳入其中。这就是MGHPCC的情况，它正在与QuEra及其中性原子技术合作。
Larkin指出，理想情况下，后续的集群投资将“建立其他模式”。
处理后量子密码
对量子计算的投资是基于较长的时间跨度。相比之下，后量子计算安全的安全和后勤挑战对时间更敏感。业内高管表示，一些企业应该开始采用新的后量子加密算法。但他们强调，没有必要过度焦虑。
ISC2是一家非营利性会员协会和安全专业人员培训机构。ISC2的首席信息安全官JonFrance说。“后量子密码学被预测到是件好事。太多次了，我们没有足够快地预测到技术的威胁。”
NIST在2024年8月发布了三个后量子算法，第四个算法计划在今年年底发布。采用它们的紧急程度因企业而异。France说，技术用户可以让他们的供应商负责产品或服务中嵌入的加密技术。然而，他补充说，技术提供商应该很快启动采用过程。
France说：“第一步是清点你的加密资产和部署的算法，这样你就能了解变化的幅度。我们认为这是一个变革问题，而不是技术问题。”
标普全球的Whitworth还强调了对技术的规划。
“忘掉你将要使用的后量子算法吧，”他建议道。“想想你此刻正在做什么。你在哪里使用加密技术，你在哪里使用易受攻击的加密技术?”
Whitworth指出，Rivest-Shamir-Adleman和椭圆曲线密码学是易受攻击的算法，并引用了它们所基于的数学问题——以RSA为例，找到非常大的数字的质因数。他指出，RSA和ECC是用于保护互联网交易的主要加密形式。
Whitworth说：“如果你能确定你在哪些地方使用了加密技术，你就已经有了一个巨大的开端。然后你可以继续前进，看看一些被批准的后量子算法。”
为改变做准备
企业应该评估可用的加密选项，牢记行业特定需求。但Whitworth说，随着研究人员继续审查和完善算法，他们应该为变化做好准备。
“有人可能会发现一个弱点，如果他们发现了，这是很正常的，”他说。“这个问题会得到解决，或者另一种算法会更受青睐。”
根据NIST的指导，准备采用新方法的组织可能需要替换或修改其加密库。因此，他们必须考虑如何将这些库纳入产品阵容，以及此举将如何影响他们的技术路线图，France说。他们可能还需要解决其他问题，例如更新旧物联网设备中的加密。他说，这些设备可能难以访问，或者使用无法替代的加密算法。
根据目前设想的时间，后量子密码学时代还需要几年的时间。这为企业规划和部署抗抗性算法提供了充足的空间。但法国承认，量子技术的一次意想不到的飞跃“可能会大大缩短这个时间。”
2024年10月发表的几份报告表明，使用加密技术的企业的时间表可能已经到来。
安永全球创新人工智能官RodrigoMadanes建议企业采用“加密敏捷性”，即在安全威胁出现时快速采用新的加密标准和算法的能力。
社会福利前景
量子技术对社会有益的潜力为安全风险提供了一个对应物。改善医疗保健就是这样一个潜在的好处。
IT服务和咨询机构埃森哲公司子项目全球负责人Carl Dukatz表示：“一些引人注目的应用是量子传感在理解和诊断疾病方面的应用。”
他举了心脏磁图的例子，这是一种利用量子传感器检测心脏电活动来标记健康问题的技术。他补充说，这种检测电子信号的能力也可以用于诊断大脑异常。Dukatz说：“这个领域有很多兴趣和动向。”
2024年9月，世界经济论坛与埃森哲(Accenture)联合发布了《量子社会》报告，其中引用了医疗保健领域的量子传感用例。Dukatz是这份报告的顾问。
除了医疗保健，世界经济论坛的文件还指出了量子传感器在环境监测方面的应用。例如，设计量子重力仪是为了探测地球引力场的变化。该报告称，这种设备可用于跟踪海平面变化和地震活动。
节约能源吗?
量子技术潜在的社会效益的另一个方面是，人们期望该技术比传统计算使用更少的能量。这个想法是基于量子的潜力，以更少的计算能力更快地解决问题。
Gartner的分析师Frank Buytendijk表示，他预计量子计算以及光子计算和神经形态计算将在未来5到10年内缓解IT的电力限制。
他在10月份的GartnerIT研讨会/expo2024上说：“这个时间范围是实现节能计算承诺的地方。”
然而，量子储存能量的能力仍然有些模糊。世界经济论坛的报告提到了该技术作为可持续计算范式的潜力，但承认这种断言需要的不仅仅是“简单的计算”作为证据。
“超级计算机可能需要一个月的时间来解决量子计算机可以在几分钟内解决的特定问题，但量子计算机的能耗和计算时间之间的关系不是线性的，”报告指出。也就是说，如果量子机器在解决更大的问题时最终使用不成比例的更多能量，那么更快的结果并不一定更节能。
Dukatz还指出，量子技术与能源使用之间存在不确定的关系。他表示，“这是(世界经济论坛报告)最具挑战性的部分之一。”
报告中引用的研究论文提供了在某些工作负载中使用量子技术显著降低能耗的证据。但Dukatz补充说，量子节能的案例仍在继续分析。
构建社会生态圈
世界经济论坛的报告支持创建一个生态系统，以实现量子造福社会的目标。这样的生态系统将包括行业领导者、政府机构、国际组织、量子科学家以及健康和能源等领域的专家。该报告设想了一个具有全球和地方组成部分的全球本地生态系统。
MassTech的生态系统方法反映了一种本地模式。Larkin表示，该组织在考虑新的生态系统时，将区域经济扩张作为一项投资标准。除了在霍利奥克的MGHPCC倡议外，麻省理工的创新经济投资还包括在斯普林菲尔德、洛厄尔和劳伦斯等城市，以及该州更明显的技术中心。
他指出：“这带来的社会效益并不集中在剑桥和波士顿。”
Larkin说，他相信量子技术也将在麻省理工的职权范围内为改善公众健康创造机会。
Dukatz说，“追求社会效益机会需要一个广泛的生态系统，超越个体量子技术贡献者的孤岛。如果我们希望这些(目标)在如何开发和使用这项技术方面占据主导地位，就必须共同努力。”
