量子计算25年内将经历三大阶段

量子计算机，是根据量子物理学来构建的计算机，能够完成当前的经典计算机无法解决的信息处理和存储任务。尽管量子计算机并不能取代经典计算机，但它在特定的存储和运算任务中的卓越性能，使得其在银行、金融、安全系统，甚至新药的研究、新材料的研究等方面有着重大潜能。

虽然如此，应用的时间表却一拖再拖。

量子模拟优化分子设计

波士顿咨询（BCG）近期发布了一份量子计算行业调研报告，暗示制药行业很可能成为量子计算的商用突破口。这一方面是因为量子模拟在制药公司的药品研发过程中能起到有效的加速作用；另一方面是因为制药公司有研发投入和获取回报的能力。

部分制药行业的高管预估，量子模拟可将药物发现率提高5%到10%，并节省15%到20%的研发时间。与此同时，他们还认为更优的分子设计将推动药物审批效率。BCG预测2030年，在制药行业，量子计算市场规模将达200亿美元，化学、材料科学等科技密集型产业的规模将达70亿美元。

BCG引用一家大型制药公司的研发部门负责人的话称：“在原子水平上，目前的高性能计算无法处理大多数的模拟，量子计算可以成倍地提高药物发现概率。在美国，如果复杂的量子模拟是可行的，有10%的公司愿意为其承担费用，这对应着150亿到300亿美元的量子计算市场机会。事实上，目前全球高性能计算的市场规模是100亿美元。”

信息技术公司埃森哲去年与量子计算软件公司1Qbit合作为制药公司Biogen提供该领域首个由量子计算驱动的分子比较应用，这将极大地提升分子设计的效率，从而加速复杂疾病的新药发现进程，比如阿尔茨海默和帕金森等神经系统疾病。

Biogen计算化学主管Govinda Bhisetti表示：“我们希望解放先进技术，打破传统制药研发的壁垒，让新药惠及于民。与埃森哲实验室和1Qbit的合作能够加速新药研发的试点和部署。”

埃森哲全球技术研发董事总经理马克·卡雷尔·比利亚德对第一财经记者表示：“埃森哲正在帮助多个行业为迎接主流的量子计算技术做好准备，包括如何优化、取样以及机器学习的算法。我们与1Qbit以及Biogen的合作已经证明了用量子比较分子的方法是更快更准确的，这将提升制药行业新药发现和设计全过程的效率，并最终产生巨大的经济效益。”

未来25年将诞生三代量子计算机

量子计算主要针对数据密集型应用，比如搜索、加密、机器学习等，以及制药、化学、能源等领域的建模。未来，由量子计算机和经典计算机组成的混合系统将轻松解决当下看来相当棘手的问题。

目前大规模的搜索和机器学习问题是通过大量的、并行的、专用的GPU来解决的。BCG参考GPU霸主英伟达的业绩预测，到2030年，此类取代基于GPU的算法应用规模将超过200亿美元。而这种基于量子计算平台的搜索优化应用，也是驱动谷歌、IBM投入研发的主要原因。

量子计算目前的主要参与者包括IBM、谷歌、DWave，以及英特尔、微软、麻省理工、耶鲁、牛津、加州圣芭芭拉大学等，IBM最近公布了自主研发的20比特量子处理器和49比特模拟器。

量子计算在大型复杂问题中的先进性有望推进研发进程，拓展业务边界。目前，全球最大的化工厂巴斯夫、全球最大的汽车集团大众汽车以及全球最大的飞机制造商空客都已经开始投入量子计算，包括建立对IBM、微软等公司提供的量子计算平台、工具和算法的概念性理解和经验累积。而QxBranch、QC Ware、1Qbit等算法开发公司正在为量子计算的多领域应用寻找可能性。

BCG预测，量子计算在接下来的25年内将经历三个阶段的发展，最终走向技术成熟。其中，第一代量子计算将被企业用于解决特定的实际业务和研发需求。BCG还预计，到2030年，量子计算的应用市场规模可达500多亿美元。

第一个阶段是2018到2028年，工程师们将研发出可用于低复杂程度的量子模拟问题的非通用量子计算机。第二个阶段是2028到2039年，逻辑量子比特数量将扩展到50多个，并实现所谓的“量子霸权”，更快速地执行特定算法的应用程序，主要包括分子模拟、研发和软件开发等，创造巨大的市场潜力。量子信息处理将进一步发展，企业对量子模拟方法变得更为熟悉。

BCG预计二代、三代量子计算机发展的交界处，就是量子计算超越经典计算在特定应用中的临界点。预计2030年之后，量子计算的发展将显著加速。2031年到2042年，量子计算机将在模拟、搜索和运算中执行高级功能，实现各类商业应用，对比经典计算机具有明显的优势。

对此，中科院量子信息与量子科技创新研究院副研究员张文卓对第一财经记者表示：“从BCG的量子计算机发展路径图来看，比原计划又晚了十年。”

量子计算作为下一代信息技术的关键，和当前物理学前沿研究的重大科学问题，已经引发了各国政府和产业界的关注，其硬件和软件方面都取得了积极进展。不过，量子计算机并不能取代经典计算机，而且目前还没有研发出通用的量子计算。