近年來，在生成式人工智能驚人崛起的陰影下，量子計算正在悄悄地甚至加速朝著充分發揮其潛力的方向前進。

這一新興技術旨在利用量子力學原理，顯著加快復雜數學和計算問題的處理速度。量子計算以及量子傳感和量子通信的相關領域，將影響從生命科學到金融服務等各個行業，以及政府和國防部門。企業IT領導者已經可以探索量子技術的早期表現，這些技術是由一系列量子硬件供應商和超大規模廠商提供的，用于在云中訪問——他們在這樣做的時候可能會發現一些熟悉的模式。

事實上，量子領域已經開始顯示出幾十年前標志著傳統計算出現的進化跡象。這些趨勢包括向軟件開發的轉變，而不是以硬件為中心的計算觀，這在上世紀60年代大型機軟件的拆分中曾出現過。此外，美國軍方對量子技術的巨大投入，反映在最近數百萬美元的合同中，反映了五角大樓在20世紀40年代早期使用計算機(如ENIAC)的情況。

然而，技術挑戰阻礙了主流量子技術的采用。錯誤處理是一項特別困難的挑戰，因為研究人員正在努力創造減少量子計算中常見的大量錯誤的方法。其他問題包括需要更強大的算法和軟件來利用量子硬件。

克服這些障礙將有助于推動量子技術從目前的階段(研究人員將其稱為嘈雜的中等規模量子(NISQ))發展到下一階段，該行業將其稱為量子優勢。這一轉變將標志著量子計算機在某些用例(如模擬、優化和密碼學)中的性能可以超過經典計算機。什么時候會發生是一個懸而未決的問題。估計的時間一般在5到10年之間。但最近軟件和硬件的進步——以及意想不到的突破的潛力——可能會加速量子優勢的到來。

金融服務、醫療保健、生命科學和政府等行業都可能從量子計算中受益。

要達到這一點需要大量資金，這對量子供應商來說最近已經證明有點棘手。來自風險投資公司和其他來源的私營部門投資在2023年有所下降。在某種程度上，在更嚴格的投資環境下，量子技術與其他技術有著同樣的命運。但量子計算也遇到了生成式人工智能(GenAI)的沖擊，投資者認為后者技術的財務回報更快。

然而，公共部門的投資幫助緩解了資金狀況，政府和大學贊助了量子項目。其中一些投資是圍繞量子生態系統、建立在公私伙伴關系基礎上的區域聯盟進行的。這些生態系統將在匯集學術研究人員、初創公司、硬件和軟件專業知識以及資金來源方面發揮重要作用，以促進量子計算的商業化。

雖然這仍是未來的前景，但許多企業將發現自己在短期內對量子技術做出反應。這是因為量子優勢機器的到來將帶來威脅行為者可能利用它們破解加密算法的風險。安全專家表示，他們認為準備后量子加密將是耗時的，因此預計風險最大的企業將很快開始這項任務。今年早些時候，美國國家標準與技術研究院(NIST)發布了第一個量子就緒的加密算法，開啟了一場可能持續多年的采用競賽。

然而，量子技術既可以用于安全攻擊，也可以用于社會公益。在健康和環境傳感方面的應用可以改善對人類和生態福祉的診斷。此外，量子支持者認為這種計算方式將比傳統IT使用更少的能量。如果這一斷言被證明是正確的，量子將有助于組織的碳減排目標和更廣泛的可持續發展戰略。

從比特到量子位：量子力學提供了一種截然不同的計算范式。

量子背景和NISQ的本質

為了了解量子計算的發展方向，我們有必要回顧一下它是如何工作的，以及它的發展歷程。

量子計算是建立在量子比特或量子位作為基本信息單位的基礎上的。經典計算的比特代表0或1，而量子位可以代表0到1之間的所有可能狀態。這是因為量子比特——一種亞原子粒子，如電子或離子——的行為遵循疊加態的量子原理：一個粒子在被測量之前代表多種可能性的能力。

疊加可以讓量子計算機并行處理大量計算。量子力學的另一個方面是糾纏，它將量子位連接在一起，加強了并行性。隨著越來越多的量子比特加入到量子系統中，糾纏意味著其處理能力呈指數級增長。量子計算機使用量子門在量子位中產生疊加或糾纏。一系列門在量子電路上執行這些操作，量子電路實現了量子算法。該算法為解決問題提供了一組指令;最后一步是測量量子位以獲得計算結果。

這就是問題所在。由于量子比特固有的不穩定性，使計算成為可能的量子態很容易崩潰。振動、輻射或一個錯誤的原子將導致量子退相干，其中疊加和糾纏的量子特性消失。結果是：量子計算機的計算中出現了許多錯誤。

多年來，量子計算的發展已經從基礎研究轉向錯誤處理方法的細節。

錯誤處理成為一個頂級的技術挑戰

在這種背景下，錯誤處理即使不是工業界和學術界試圖解決的首要問題，也是首要問題。

標準普爾全球評級首席網絡風險專家MartinWhitworth表示：“現在，針對錯誤的工作是根本性的。”

“如果我們做得不對，我們最終會得到很多死量子比特，”這家信用評級和研究公司的首席創新官SudeepKesh補充說。

一個關鍵的推力是量子糾錯——理論上，這種技術可以使量子計算機容錯。QEC將包含在一個量子位中的信息分布和編碼到多個量子位中。這種編碼允許錯誤檢測和糾正，旨在抵消單個量子比特的脆弱性。編碼的量子位池被稱為邏輯或虛擬量子位，而支持量子位被稱為物理量子位。

然而，這種方法依賴于大量的量子比特來支持每個量子信息。一些人估計，QEC將需要擁有數千個量子比特的量子計算機才能證明其可行性。對更多量子位的需求帶來了NISQ時代的另一個關鍵限制：中等規模機器中可用的量子位數量有限。目前，基于門的系統的最高量子位數約為1000。

側重于錯誤抑制和緩解

雖然QEC通常被認為不適用于當前一代的量子計算機，但研究人員正在為當今可用的機器創建其他錯誤處理方法。量子技術專家將這些技術稱為錯誤抑制和錯誤緩解。在這里，我們的想法不是糾正錯誤，而是減少錯誤的數量，減弱它們的影響。

“糾錯需要有開銷，”麥肯錫公司慕尼黑辦事處的顧問Martina Gschwendtner說，她指的是使量子量子計算可行所需的量子比特數量。“鑒于我們目前擁有的量子比特數量，錯誤抑制和緩解是很好的附加技術。”

量子基礎設施軟件公司Q-Ctrl是在業界致力于糾錯時尋求錯誤抑制的技術提供商之一。錯誤抑制技術旨在保護量子位免受周圍環境噪聲的影響，以減少錯誤的數量。

Q-Ctrl的創始人兼首席執行官Michael Biercuk表示，在未來的5到10年里，QEC可能會帶來鼓勵廣泛使用的優勢。他說，與此同時，Q-Ctrl專注于發布量子產品，為最終用戶提供最大的能力。

IBMquantum的量子引擎主管Blake Johnson表示，IBM同時使用錯誤抑制(Q-Ctrl是其軟件合作伙伴之一)和錯誤緩解來提高其量子硬件的“執行性能”。這些技術是IBM用于量子計算的Qiskit軟件棧的一部分。

在IBM看來，減少錯誤是制造有用量子計算機的關鍵近期技術。Johnson指出，緩解方法包括多次運行量子計算，并將輸出組合成誤差更低、質量更高的結果。

緩解方法是處理速度和質量之間的折衷，因為更好的結果是以運行多個計算和花費更多時間為代價的。相比之下，糾錯是用空間換取質量，Johnson說，他引用了該技術在許多量子位上對信息進行冗余編碼。

混合錯誤處理方法

IBM的量子團隊正在研究將錯誤緩解和錯誤糾正結合起來的方法。Johnson說，IBM計劃在2029年推出的第一臺糾錯機器可能會提供這兩種技術的結合。

Biercuk還看到了未來量子計算的混合錯誤處理技術。他說，抑制錯誤是有效糾錯的必要條件，并用下面的空調類比來說明他的觀點。

Biercuk說，“當空調開著的時候，你要做的第一件事就是關上所有的門窗。在沒有錯誤抑制的硬件上運行量子糾錯，就像在打開所有門窗的情況下運行空調一樣。”

Biercuk說，如果沒有錯誤抑制，糾錯量子計算機必須處理系統中迅速擴散的所有錯誤。實際上，這臺機器加倍努力，只取得了中等程度的成功。

他說：“如果你必須把空調調到11度，它會消耗大量的電力，而且不會讓東西變得那么冷。錯誤抑制加上錯誤糾正就像你關上了門窗。出錯的幾率大大降低，我們只需付出很少的努力就能感到非常舒服。”

Kesh說，在量子計算機擴展到量子優勢水平之前，培養錯誤處理方法非常重要。

他說，“一旦你擴大規模，你就不想在事后處理(高錯誤率)了，這變成了一個需要清理的大爛攤子。”

QEC顯示出加速的跡象

雖然抑制和減輕錯誤的工作仍在繼續，但一些事態發展表明，有可能加速實現實際的糾錯。

微軟在2024年4月表示，其提供錯誤診斷和糾正的量子比特虛擬化系統，在與量子硬件相結合時，能夠從30個物理量子比特中創建4個“高度可靠的邏輯量子比特”。微軟表示，串聯系統每10萬次操作中會出現一次錯誤。根據微軟的一篇博客文章，在隨后的演示中，該公司使用量子公司的56量子位機器將邏輯量子位數提高到12。

微軟高級量子發展技術研究員Krysta Svore表示，該公司將需要擴大邏輯量子比特的數量，并提高它們的錯誤率，以推進其糾錯技術。

Svore在提供給TechTarget的一份聲明中說，“最終，達到科學量子優勢將需要超過100個邏輯量子比特，每1億個邏輯運算最多出現一個錯誤。為了實現這種能力，它還需要擴大(量子處理單元)中的物理量子比特數量，并繼續提高物理量子比特的錯誤率。”

2024年8月，量子計算機制造商IonQ表示，其研究人員已經開發出一種“部分糾錯”技術，該技術采用的物理與邏輯量子比特開銷比為3:1。相比之下，其他技術目前需要“數十、數百甚至數千個量子比特來進行糾錯”，該公司補充說。

同樣在8月，谷歌量子人工智能研究人員報告說，通過使用更持久的邏輯量子比特，糾錯能力得到了改善。發表在ArXiv科學報告存儲庫上的一篇研究論文指出，邏輯量子位“其組成量子位的壽命是其組成量子位的兩倍以上”。這篇論文將這一發展稱為邁向容錯量子計算的一步。但它也指出，需要更多的物理量子比特來實現低邏輯錯誤率，研究人員承認，這一前景將是“資源密集型的”。

量子軟件正在崛起

錯誤處理創新發生在不斷發展的量子軟件堆棧的較低層。這里的進步為有意義的應用鋪平了道路，并從量子計算早期的硬件重點轉向了關鍵的轉變。

IBM的Johnson表示：“量子計算作為一個行業，仍在尋找殺手級應用，即具有明顯量子優勢的應用。量子計算技術發展的第一階段只關注硬件，這也許是正確的，因為建造這些機器是復雜而棘手的。我們確實需要出色的高性能硬件，這樣才有可能獲得優勢。”

然而，這個行業已經到了一個臨界點。Johnson說，“我們開始對我們的軟件提出更多的要求，”“它不能妨礙我們。更好的是，它需要加速我們發現和探索。”

量子計算作為一個行業，仍在尋找殺手級應用，尋找具有明顯量子優勢的應用。

Johnson說，他的團隊對IBM的Qiskit充滿信心，Qiskit包括一個用于構建量子電路和錯誤處理組件的SDK，已經準備好支持更高堆棧的軟件。為此，IBM及其軟件合作伙伴提供了QiskitFunctions目錄。一些功能旨在提高量子硬件的執行性能，而其他功能則位于應用層。

Q-Ctrl的Fire Opal Optimization Solver就是這樣一個應用程序功能，它簡化了解決優化問題所需的步驟，例如創建平衡的投資組合或建立高效的供應鏈。優化被認為是量子計算的理想用例，以證明與經典計算相比，量子計算具有更高的計算速度。其他Qiskit軟件產品是針對特定行業的。例如，量子創業公司QunaSys的一個應用程序功能就針對化學問題。

IonQ的糾錯技術等技術的發展也可以促進該行業的軟件階段。用更少的量子位來解決量子噪聲，避免了更高量子位計數的成本，這增加了人們對該技術作為軟件開發平臺的興趣。

IonQ首席執行官PeterChapman在一份聲明中說：“任何降低量子計算糾錯成本的創新都使我們離大規模量子應用更近了一步。”

量子的“去垂直化”

軟件時代的另一個方面是量子行業高管稱之為“去垂直化”的趨勢。這一發展標志著從頂級量子技術提供商構建硬件和軟件到獨立軟件部門的出現的轉變。這種模式在幾十年前的經典計算發展中也出現過。作為商業計算的先驅，大型機制造商最初提供單片機器，但最終將硬件和軟件分開。

Biercuk說：“當技術真正處于早期階段時，特別是當我們談論硬件供應商時，他們會做從構建硬件到應用程序和接口的所有事情。”“一開始是有意義的，但如果技術成熟，就沒有意義了。”

Biercuk說，IBM率先大力推動去垂直化，其他硬件廠商也在朝著這個方向發展。他以Diraq、OxfordQuantumCircuits和RigettiComputing為例。這些公司都在2024年將Q-Ctrl的軟件集成到他們的平臺中。

Biercuk說，“我們認為這是一個展示成熟生態系統的模型。看看云生態系統，你會發現它不只是一家提供商。有很多很多不同的專業組織做出了貢獻，我們認為這是一個不斷增長的趨勢，支持量子領域的多樣化。”

量子計算的資金：這很復雜

像任何新興技術一樣，量子計算需要足夠的資金支持來推動硬件和軟件的研發。但麥肯錫2024年的“量子技術監測”報告發現，2023年，量子技術初創公司的私人融資下降了27%。該報告稱，這一數字降至17.1億美元，此前2022年的歷史最高紀錄為23.5億美元。麥肯錫說，這些數字是根據PitchBook資本市場數據庫中的私人投資數據得出的。

GenAI于2022年底突然問世，隨后在企業中廣泛采用，這在私人投資下降中發揮了作用。麥肯錫的報告指出，“人們對生成式人工智能的關注發生了重大轉變，人們一直認為(量子計算)是一項長期技術，其在各個領域的潛力仍有待了解和評估。”

事實上，在2023年，風險投資對生成人工智能的投資使量子計算相形見絀：不包括微軟和亞馬遜的大筆投資，專業服務公司安永(EY)估計，GenAI當年的風險投資為60億美元，是麥肯錫對量子計算的私人投資數字的三倍多。

Biercuk指出：“一段時間以來，人們一直在質疑GenAI這樣的新發展是否已經徹底摧毀了量子技術的發展。”

但其他因素也影響了籌資趨勢。更為謹慎的投資環境影響了廣泛的技術領域，而不僅僅是量子技術。

波士頓咨詢集團在2024年7月發布的關于量子計算長期前景的研究報告中指出，2023年科技投資將普遍下降。波士頓咨詢公司董事總經理兼合伙人、該報告作者之一MattLangione表示：“在不確定時期，所有科技投資都在下降，量子計算也在下降。”

同樣，“量子2024狀態”報告表明，量子技術投資的下滑更多地與“整體風險資本宏觀趨勢”有關，而不是對量子技術的信心下降。技術供應商IQM量子計算機與風險投資公司OpenOcean和Lakestar共同編寫了這份報告，該報告于2024年1月發布。

對量子人才的需求也是一個問題

企業一直難以聘請到網絡安全和人工智能等領域經驗豐富的專業人士。現在，他們可以將量子計算添加到這個列表中。

總部位于德克薩斯州普萊諾的IT服務商Movate公司的執行副總裁兼首席轉型官Gourishanker Jha說：“最大的障礙之一不僅僅是技術上的，還有技術人才的短缺。”

Jha說，由于有限的技術資源和缺乏合格的教師，印度和世界各地的大學在建立量子專業知識方面存在困難。他補充說，Movate正在與各種教育項目和大學合作，以解決量子技能問題。

量子軟件改變了投資演算

然而，量子計算向軟件的轉變可能會改變資金前景。科技投資者傾向于青睞軟件，因為與硬件相比，軟件的資本要求更低，開發周期更快。

Biercuk說：“傳統科技領域的許多投資者都喜歡軟件，而量子領域從歷史上看并不是這樣。”但他補充說，新一波軟件公司正在激發一種新興的“投資者時代精神”。

以Q-Ctrl為例，它似乎正受益于不斷變化的投資環境。2024年10月，一群投資者在第二輪融資中將公司的B輪融資增加了一倍多，將最初的5400萬美元投資增加到1.13億美元。Q-Ctrl稱這是量子軟件提供商有史以來規模最大的B輪融資。

公共部門為量子排隊數十億美元

然而，到目前為止，公共部門對量子計算的支持要大得多。根據波士頓咨詢公司的報告，世界各國政府一直在“進行大規模投資”，在未來三到五年內，這些投資可能會超過100億美元。

與此同時，麥肯錫的報告指出，到2023年，量子領域的公共資金將增加50%以上。根據公布的量子技術資金，該報告將中國列為領先的公共部門投資者，前五名分別是德國、英國、美國和韓國。

IonQ的查普曼在聲明中表示，美國政府在量子信息科學研發方面的投資在2019年至2022年間翻了一番。2024年9月，IonQ獲得了該年度最大的政府合同，與空軍研究實驗室(AFRL)簽訂了價值5450萬美元的合同。

他說：“雖然這筆交易本身就規模而言意義重大，但它也表明國防部是如何押注于量子技術來加強國防的。”

科技碎片化攪渾了投資水域

但當各類投資者考慮量子計算時，他們必須應對一個碎片化的技術市場。量子技術供應商追求幾種計算風格或模式，這些風格或模式在如何創建和控制量子比特方面有所不同。IBM、Rigetti和IQM等公司生產的超導計算機依賴于電子電路。來自IonQ和quantum等廠商的捕獲離子機使用電磁場來限制帶電粒子。其他模式包括中性原子和光子，前者使用凈電荷為零的粒子，后者使用光粒子作為量子位。

目前還沒有一種模式成為明顯的贏家，這讓融資的水變得更渾。

“這讓投資者的處境變得復雜，”麥肯錫合伙人、量子研究負責人Henning Soller說。

因此，傳統科技投資者要么支持幾種類型的量子公司，要么完全放棄投資。“由于技術的不確定性，他們在現階段回避投資，”Soller談到后者時說。

與此同時，國家議程也影響著政府對量子技術的投資。這些資助項目可能有利于某個地區流行的公司和模式。

Soller表示：“我們認為，作為總體議程的一部分，專注于一項技術或一家企業，并不一定是因為對潛在企業進行了全面評估。”

生態系統為投資和發展提供了中心

量子研發方面的一些投資正在流向量子生態系統，而量子生態系統正在全球范圍內興起。生態系統將政府機構、大學、技術供應商、初創公司和各種資金池聚集在一起。

麥肯錫2024年的報告稱，被該咨詢公司稱為創新集群的生態系統協調研究和資源，以刺激量子技術的發展。

麥肯錫的Gschwendtner說，創新集群通常包括至少一到兩所大型大學，這些大學進行基礎研究并提供人才來源。反過來，這些大學與政府機構合作，創建加速項目，孵化量子硬件和軟件初創企業。制藥、醫療保健和金融服務等行業的大型企業也參與其中——它們與大學和初創企業合作。

“行業參與者和初創公司對于開發用例至關重要，”Gschwendtner說，他提到了商業應用和技術知識的融合。

除了量子創業公司，一些頂級的傳統技術提供商——例如微軟和IBM——在特定的生態系統中也占有重要地位。

量子生態系統和量子集群已經在世界范圍內出現。

提供對有限資源的訪問

生態系統培育量子技術，并在提供對目前部署的有限系統的訪問方面發揮重要作用。但生態系統可以與研究人員和開發人員共享稀缺的計算資源。

馬薩諸塞州技術合作組織(簡稱MassTech)是一家準公共經濟發展機構，于2024年10月宣布了建立這樣一個集群的計劃。量子計算綜合體將位于馬薩諸塞州霍利奧克的馬薩諸塞州綠色高性能計算中心(MGHPCC)。它的資金來自500萬美元的國家撥款和量子供應商Qu Era Computing的1100萬美元投資。QuEra計劃在未來兩年內在該基地部署一臺中性原子量子計算機。

“這樣做的真正好處是讓研究人員能夠接觸到量子系統，”麻省理工大學副主任兼創新研究所所長Patrick Larkin說。“它使用戶能夠體驗并從根本上了解量子計算的獨特屬性。”

該集群將為隸屬于MGHPCC的研究人員提供量子計算訪問，MGHPCC是一家非營利性合資企業，包括波士頓大學、哈佛大學、麻省理工學院、東北大學、馬薩諸塞大學系統和耶魯大學的約2萬名潛在用戶。

Larkin說：“目前，研究界并不經常使用量子技術。“我們的目標是真正加速圍繞最佳應用的量子探索的增長，并真正創造需求。”

IonQ與瑞士Quantum Basel生態系統之間的合作關系在接入方面也有類似的目標。IonQ正在生態系統的巴塞爾設施中建造一臺量子計算機，并計劃在2024年底投入使用。

查普曼說：“并不是每個人都能在現場購買和安裝量子系統，所以我們希望現在看到集群的出現，直到云訪問系統的規模足以支持不斷增長的生態系統。”

量子生態系統和中心將大學研究人員、政府機構、技術提供商和行業參與者聚集在一起。

生態系統之間的共享

量子生態系統為本地合作提供了焦點。但地理碎片化是否會限制更廣泛的知識共享并制約經濟發展?是否有集體努力的空間?

Gschwendtner說，在某個時候，一個地區的多個創新集群可能會決定將各自的量子計算機連接起來，以促進更大的合作。她補充說，由此產生的網絡還將向該地區的更多用戶開放訪問。

Larkin指出，大眾科技的理念要求區域合作。

他說：“在我們的邊界之外共享學習和參與對我們在我們的邊界內取得成功至關重要。”“我們認為我們的集群從紐約州的羅馬開始，沿著I-90走廊，一直到波士頓。”

羅馬是AFRL的所在地，當地集群與IonQ、Rigetti和IBM等公司合作。

Larkin指出，MassTech也看到了康涅狄格河谷地區的合作機會。至于新英格蘭和東北部以外的地區，麻省理工公司已經接待了來自芝加哥量子生態系統的代表。

然而，全球合作更容易產生國家利益沖突。麥肯錫的索勒表示，可能很難分享與國防或電信提供商相關的量子研究——后者是由于國家基礎設施主權。“我們認為這種合作不會輕易執行，”他說。

引導生態系統中的技術碎片化

在決定培育哪種量子計算模式時，生態系統還必須應對技術碎片化。麻省理工則采取了一種技術不可知論的方法。

Larkin說：“我們從一個絕對的前提開始，那就是我們是多模式的。我們還不夠聰明，不知道這場競選的贏家會是誰。”

Larkin表示，MassTech會根據每個投資機會的優點來考慮，并為非營利學術機構提供資金，而不是直接投資于技術提供商。然后，這些機構將其行業合作伙伴納入其中。這就是MGHPCC的情況，它正在與QuEra及其中性原子技術合作。

Larkin指出，理想情況下，后續的集群投資將“建立其他模式”。

處理后量子密碼

對量子計算的投資是基于較長的時間跨度。相比之下，后量子計算安全的安全和后勤挑戰對時間更敏感。業內高管表示，一些企業應該開始采用新的后量子加密算法。但他們強調，沒有必要過度焦慮。

ISC2是一家非營利性會員協會和安全專業人員培訓機構。ISC2的首席信息安全官JonFrance說。“后量子密碼學被預測到是件好事。太多次了，我們沒有足夠快地預測到技術的威脅。”

NIST在2024年8月發布了三個后量子算法，第四個算法計劃在今年年底發布。采用它們的緊急程度因企業而異。France說，技術用戶可以讓他們的供應商負責產品或服務中嵌入的加密技術。然而，他補充說，技術提供商應該很快啟動采用過程。

France說：“第一步是清點你的加密資產和部署的算法，這樣你就能了解變化的幅度。我們認為這是一個變革問題，而不是技術問題。”

標普全球的Whitworth還強調了對技術的規劃。

“忘掉你將要使用的后量子算法吧，”他建議道。“想想你此刻正在做什么。你在哪里使用加密技術，你在哪里使用易受攻擊的加密技術?”

Whitworth指出，Rivest-Shamir-Adleman和橢圓曲線密碼學是易受攻擊的算法，并引用了它們所基于的數學問題——以RSA為例，找到非常大的數字的質因數。他指出，RSA和ECC是用于保護互聯網交易的主要加密形式。

Whitworth說：“如果你能確定你在哪些地方使用了加密技術，你就已經有了一個巨大的開端。然后你可以繼續前進，看看一些被批準的后量子算法。”

為改變做準備

企業應該評估可用的加密選項，牢記行業特定需求。但Whitworth說，隨著研究人員繼續審查和完善算法，他們應該為變化做好準備。

“有人可能會發現一個弱點，如果他們發現了，這是很正常的，”他說。“這個問題會得到解決，或者另一種算法會更受青睞。”

根據NIST的指導，準備采用新方法的組織可能需要替換或修改其加密庫。因此，他們必須考慮如何將這些庫納入產品陣容，以及此舉將如何影響他們的技術路線圖，France說。他們可能還需要解決其他問題，例如更新舊物聯網設備中的加密。他說，這些設備可能難以訪問，或者使用無法替代的加密算法。

根據目前設想的時間，后量子密碼學時代還需要幾年的時間。這為企業規劃和部署抗抗性算法提供了充足的空間。但法國承認，量子技術的一次意想不到的飛躍“可能會大大縮短這個時間。”

2024年10月發表的幾份報告表明，使用加密技術的企業的時間表可能已經到來。

安永全球創新人工智能官RodrigoMadanes建議企業采用“加密敏捷性”，即在安全威脅出現時快速采用新的加密標準和算法的能力。

社會福利前景

量子技術對社會有益的潛力為安全風險提供了一個對應物。改善醫療保健就是這樣一個潛在的好處。

IT服務和咨詢機構埃森哲公司子項目全球負責人Carl Dukatz表示：“一些引人注目的應用是量子傳感在理解和診斷疾病方面的應用。”

他舉了心臟磁圖的例子，這是一種利用量子傳感器檢測心臟電活動來標記健康問題的技術。他補充說，這種檢測電子信號的能力也可以用于診斷大腦異常。Dukatz說：“這個領域有很多興趣和動向。”

2024年9月，世界經濟論壇與埃森哲(Accenture)聯合發布了《量子社會》報告，其中引用了醫療保健領域的量子傳感用例。Dukatz是這份報告的顧問。

除了醫療保健，世界經濟論壇的文件還指出了量子傳感器在環境監測方面的應用。例如，設計量子重力儀是為了探測地球引力場的變化。該報告稱，這種設備可用于跟蹤海平面變化和地震活動。

節約能源嗎?

量子技術潛在的社會效益的另一個方面是，人們期望該技術比傳統計算使用更少的能量。這個想法是基于量子的潛力，以更少的計算能力更快地解決問題。

Gartner的分析師Frank Buytendijk表示，他預計量子計算以及光子計算和神經形態計算將在未來5到10年內緩解IT的電力限制。

他在10月份的GartnerIT研討會/expo2024上說：“這個時間范圍是實現節能計算承諾的地方。”

然而，量子儲存能量的能力仍然有些模糊。世界經濟論壇的報告提到了該技術作為可持續計算范式的潛力，但承認這種斷言需要的不僅僅是“簡單的計算”作為證據。

“超級計算機可能需要一個月的時間來解決量子計算機可以在幾分鐘內解決的特定問題，但量子計算機的能耗和計算時間之間的關系不是線性的，”報告指出。也就是說，如果量子機器在解決更大的問題時最終使用不成比例的更多能量，那么更快的結果并不一定更節能。

Dukatz還指出，量子技術與能源使用之間存在不確定的關系。他表示，“這是(世界經濟論壇報告)最具挑戰性的部分之一。”

報告中引用的研究論文提供了在某些工作負載中使用量子技術顯著降低能耗的證據。但Dukatz補充說，量子節能的案例仍在繼續分析。

構建社會生態圈

世界經濟論壇的報告支持創建一個生態系統，以實現量子造福社會的目標。這樣的生態系統將包括行業領導者、政府機構、國際組織、量子科學家以及健康和能源等領域的專家。該報告設想了一個具有全球和地方組成部分的全球本地生態系統。

MassTech的生態系統方法反映了一種本地模式。Larkin表示，該組織在考慮新的生態系統時，將區域經濟擴張作為一項投資標準。除了在霍利奧克的MGHPCC倡議外，麻省理工的創新經濟投資還包括在斯普林菲爾德、洛厄爾和勞倫斯等城市，以及該州更明顯的技術中心。

他指出：“這帶來的社會效益并不集中在劍橋和波士頓。”

Larkin說，他相信量子技術也將在麻省理工的職權范圍內為改善公眾健康創造機會。

Dukatz說，“追求社會效益機會需要一個廣泛的生態系統，超越個體量子技術貢獻者的孤島。如果我們希望這些(目標)在如何開發和使用這項技術方面占據主導地位，就必須共同努力。”