最前线 | 英特尔CTO：量子计算迈出马拉松第一步，快速起跑前需要完成四件事

量子计算什么时候会到来？

“虽然量子计算现在冲上了舆论的风口，但现阶段还只是“马拉松长跑中的第一英里”，距离商用还有很远”，英特尔首席技术官Michael Mayberry（以下简称Mike）如是说。

IBM曾表示，未来五年内量子计算将进入主流市场。不同于IBM的过分乐观，Mike认为，量子计算很有前景，但真正地实现大规模商用还需要有十年时间，还很遥远。

IBM与英特尔都是量子计算第一梯队的公司。对于上述判断的差别，Mike表示，达到什么程度才算主流，大家的判断标准是不一样的。但是材料模拟，或具备非常高级的加密能力，这种级别的应用五年内不会实现。与此同时，对于怎么样才叫商业上有用，业界也没有广泛的共识。

英特尔中国研究院长宋继强补充说，量子计算能够解决什么问题？关于这一点，两家公司的兴趣点是不一样的。

虽然量子计算商用还遥遥无期，量子计算近期也还是可以有所作为的。“可以先把量子计算用来解决常规计算很难以解决的问题，这一类的问题如果部分得到解决的话，会给我们整个世界带来巨大的改变。”

Mike举了一个例子，或许可以使用量子计算开发出一种催化剂，这种催化剂能够改变汽车使用的燃油结构，或者它能够捕捉空气中的二氧化碳，这将对气候变化的大难题带来革命性改变。

关于量子计算，经常会提到一个词语是“量子霸权”，即量子计算机在某个节点，超过所有传统计算机的计算能力。

那个时候，传统计算机的命运会是什么？

Mike表示，量子计算的发展并不会让现有的其他计算方法过时，我们常用的CPU还是有用的，不管深度学习还是未来的人工智能，也都一样。

比如说，英特尔在用至强系列CPU在对药物进行成份测试，如果要用量子计算替代的话，则需要用百万级量子位，原因在于要模拟分子当中的每个原子是需要足够大的系统。而我们仅仅处于10级的水平。

相比于传统计算方式，量子计算的优点在于它以帮我们解决目前无法解决的问题，比如说模拟材料。上述的催化剂，以及模拟新型的药品，包括在室温超导材料等等。还可以用来解决目前常规计算能力无法搞定的数学问题，比如说后量子时代的加密算法。

Mike还提到，量子计算的好处是可以迅速破解长比特的加密密钥，但是算法的相关人士也在研究，有了量子计算以后，他们怎么样用新的算法来对抗量子计算的解密。

在应用层面上，英特尔更关注量子计算的实用性。量子计算是能够开发出一些算法的能力，一种可称为复杂的算法，另一种是“我们认为的有用的算法”，这是英特尔关注的重点。

现在，英特尔、谷歌、IBM都在争先恐后提升量子比特的数量。去年11月，IBM宣布造出 50 个量子比特原型机，英特尔在今年CES上宣布造出了49量子比特的超导测试芯片，谷歌3月份则宣布推进到了72量子位。量子位的数量也成为舆论关注的焦点。

对此，Mike认为，大家的关注点都在量子位的数量上，对于每个量子位上面做的操作数量反而关注的不够。在量子位上能够做什么操作，能有多长稳定的时间进行操作都很重要。现在是几百个操作，但还是不够的。

超导方式产生量子位以后，到一定程度时，系统尺寸会碰到一个瓶颈，如果向往上继续规模化发展就要选用其他技术，现在英特尔在采用不同的技术探索。而且，量子位多了以后怎么样互相连接，也是一个待解的问题。

另外，“相比于量子位的数量到底有多少，我们更看重的是纠错能力，从7到17到49，实际上我们一直以来是把纠错看得很重。”Mike表示。

目前，量子计算都会出现大量错误。如果大量的算力都用来纠错，将大幅增加计算成本，这也限制了计算长度的提升。如何高效地纠错，是一个很关键的问题。

因此，Mike表示， 在量子计算得到快速发展之前，还有四个重要的事情要完成：

第一，不管量子位做得有多好，我们都认为它还不是尽善尽美，所以我们需要完成纠错方面的工作，以确保量子位有足够长的生命期，来完成一些有意义的计算。

第二，我们需要有在本地的对量子位的控制，而是通过长长的缆线遥控。

第三，是在路径上的安排，怎么能把这些量子位真正地放到一个物理的量子位系统当中。

第四，在量子位之间的连接，因为需要把量子位连接起来，形成一个比较有规模的大系统。现在我们有可能会有几千个量子位，但是怎么能够把这几千个量子位连接起来是一个很大的挑战。 

Mike还介绍了英特尔在量子计算方面的投入情况。三年前，英特尔在和荷兰的QuTech合作，做了一个规划，十年之内投入5000万美元，现在英特尔已经投进了几千万美元了。如果要想让量子计算真正发挥一定的作用，还需要上亿美元的投入。

总之，量子计算前景广阔，但是大规模商用并不会马上到来，现在还只是万里长征的第一步，还有很多问题等待解决。