量子技术：创新与投资

Q2B25硅谷盛会，本周在加利福尼亚州圣克拉拉举行，被誉为“通往量子价值之路”，聚焦实用量子技术。这是该会议连续第八年举办。

量子计算通常不是我常涉及的领域，尽管我曾在两年前写过一篇名为《量子计算的飞跃》的文章，主要关注计算复杂性的影响和BQP。

参加一个充满对量子计算技术未来充满希望的活动令人振奋，这个活动汇聚了许多小型企业和初创公司以及大型企业，共同探索多个不同的研究方向。

其中一个小组讨论会聚焦于量子技术的创新和投资。小组由First Spark Ventures的负责人Peter Olcott主持，小组成员包括Deloitte Consulting的管理总监Scott Buchholz、IBM Quantum的战略增长和量子合作总监Jamie Garcia以及Silicon Catalyst的管理合伙人Raul Camposano。下面的照片显示了小组成员以及Silicon Catalyst的管理合伙人Rich Curtin，他在讨论开始前做了一个简短的介绍。

小组成员（后排，从左到右）：Scott Bucholz、Jamie Garcia、Raul Camposano，主持人：Paul Olcott，（前排）Rich Curtin

小组讨论的重点是，尽管新的量子技术正在迅速发展，但它们的真正价值只有通过可扩展的、实际的应用才能实现。讨论了硬件、软件和混合量子-经典系统之间的相互作用，以及公私合作伙伴关系的作用，与会者获得了关于量子技术如何从概念验证转向实际部署的战略见解，以及如何在未来十年内释放其预计的数万亿美元的经济影响。

与会者

First Spark是一家专注于突破性技术的深度科技风险投资基金。Olcott表示，他专注于人工智能、生物技术和量子技术的投资。

Jamie Garcia拥有化学博士学位，最初从事实验工作。她有有机化学和聚合物的背景，并在IBM将其应用于光刻胶的开发。事实证明，其中一些材料也用于制造量子比特。在约克敦海茨参加关于基态能量的讲座时，Garcia有了一个“顿悟”的时刻，她意识到如何将自己在化学方面的工作与量子计算联系起来。这不再仅仅是科幻小说，她决定冒险加入其中。因此，当IBM出现一个计算化学和物理团队的运营经理职位空缺时，她抓住了这个机会。

Scott Buchholz的父亲是一位实验高能物理学家，母亲是一位生物化学家。Buchholz表示，他在成长过程中参加了很多技术讨论。几年前，他开始接触进入量子计算领域的客户。他与公司首席技术官进行了交谈，首席技术官认为德勤应该进入这个领域。首席技术官几周后回来，开了绿灯，同意推进。

Raul Camposano一开始表示，他不确定自己是否已经完全对量子计算“信服”。他曾在Synopsys担任首席技术官，专注于如何加快运行速度，并解决NP难问题。Camposano表示，他对指数级加速计算的可能性着迷。他阅读了Paul Dirac的书（《量子力学原理》），指出其对态空间的叠加描述是他在这个领域读过的最有用的书。十年前，他加入了Silicon Catalyst，这是一个专注于半导体公司的孵化器/加速器，并与其他公司合作，这些公司以工具和晶圆厂穿梭服务的形式提供实物贡献。直到最近，Silicon Catalyst还没有进行任何量子计算评估，当时有16家量子计算公司申请加入。Silicon Catalyst还没有接受任何公司进入该项目。该公司有数百名顾问，其中大约25人具有量子计算背景和专业知识。

量子计算的现状

Olcott指出，获得投资很难，但他鼓励人们继续尝试。

他问Garcia，她在开始从事量子计算工作前后有什么变化。她说，硬件的发展速度是无法预测的。许多技术将在2029年出现，许多人原本以为在有生之年看不到。但团队希望看到量子计算机真正用于实际问题。2016年，IBM在云端放置了一个五量子比特的设备，供任何人使用。自那以后，IBM在全球各地部署了数十台量子计算机，包括日本、德国、西班牙和美国。IBM选择了超导量子比特，基于速度和建造能力，但不一定是为了解决化学问题。IBM的下一代Nighthawk是为容错和六度连接性而设计的。六度连接性的耦合器预计将在今年年底推出。Nighthawk有120个量子比特，下一次扩展是运行200个量子比特，预计将在2029年通过云端（在波基普西数据中心）提供。目标是不断扩大规模并降低错误率。

Olcott问Camposano，将量子计算的现状与他早期在行业引入逻辑综合时的经历进行比较。

Camposano关注软件和硬件之间的差异。会议早期的一位全体会议发言人确定了可以用量子计算解决的问题类型，并将这些问题进行了映射。所有有趣的问题都是NP难问题，目前的工具使用基于多年经验的启发式方法来解决这些问题。有了量子计算，计算机的编程更像是设计复杂电路。在美国，大约有80,000名硬件设计师和大约500万名软件工程师。Camposano问，有多少人会编写量子计算软件？使量子计算编程成为可能的工具将是关键，这仍然是一个不断发展的领域。

Olcott接着问Buchholz，如何最好地传达突破性进展并让公司做好准备？

Buchholz表示，一个重要的因素是理解量子计算并不是当今计算的更好版本。许多人将量子计算视为一种新魔法，可以洒在问题上使解决问题变得更容易。他说，大约需要两年时间才能达到熟练程度，这与数据科学领域的人达到熟练程度所需的时间大致相同。路线图表明，在未来一到三年内，将出现具有商业相关性的用例。德勤的大多数客户都是全球500强公司，他们对解决当今问题感兴趣，并需要立即获得价值。让客户在当今的古典硬件上使用今天有效的机器学习解决方案，也可以作为跟上量子计算速度的途径。

Olcott指出，企业倾向于基于恐惧或贪婪行事。量子计算的“Q-Day”或某些优化问题是否是驱动因素？在这里推销时使用了哪些策略？

Buchholz表示，如果你认为量子计算可能会腾飞，你可以将其视为购买看涨期权；或者如果你认为它不会有任何发展，但又不想让竞争对手在它真的发展起来时领先太多，那么可以将其视为一种保险政策。其他选择是等待或干脆忽略它。在网络安全方面，恐惧可能不是驱动因素，但更多的人需要参与进来。有些人认为云服务提供商将解决这个问题，但云服务提供商并不总是将其视为仅仅是他们的问题。量子安全技术现在就很重要，这样任何正在开发的安全解决方案都能在未来发挥作用。

Olcott问Camposano，他是否对希望进入这个领域的创新者有什么建议。

Camposano回应说，很难相信一家初创公司能够处理整个堆栈，因此小公司应该专注于一个问题，同时认识到它也可能被集成到一个完整的解决方案中。丹麦的55North正在投入资金，而慕尼黑大学和Silicon Catalyst正在提供孵化器机会，以帮助初创公司。保持联系并专注于一个可以集成到完整解决方案中的问题是关键。

Olcott问Garcia，关于使用光子、离子、超导体等各种不同可能的方法，以及进行细分。

Garcia表示，容错对于实现许多算法至关重要。像密码学这样的应用依赖于容错和一定数量的量子比特。在过去12到18个月里，重点已经转向局部可解码码（LDC码，而不是表面码），参数的数量、有多少量子比特以及如何布局量子比特以获得解决方案。这样做的目的是，你目前正在运行的系统和2029年之间的API将保持不变，即使2029年的量子计算机将拥有更多的量子比特、门和对更大规模的支持。这也是为什么容错很重要（在量子系统变大时也是如此）。这只是量子计算的早期阶段。量子比特是敏感的，这就是为什么它们被使用。温度、辐射和其他噪声源可能会产生影响，但今天，我们仍然可以看到量子计算的实用性。即使它只是提供一个可以为你的问题提供见解的答案，这也是有用的。容错很重要。随着我们朝着量子优势迈进，应用、电路、人工智能和人工智能高性能计算都很重要。量子计算将与高性能计算相结合。

Olcott问，容错是否可以对用户可见。

Garcia回应说，有关如何在量子处理单元（QPU）、中央处理单元（CPU）和图形处理单元（GPU）之间进行平衡的有趣研究。IBM正在与AMD合作进行量子计算机集成。它还没有达到规模，但这是一个探索这种异构架构的有趣新途径。

最后的问题

一位观众问Garcia，使用IBM量子进行量子计算金融软件是否有用？他说，Nighthawk在可用深度方面有了很大的飞跃。我们如何知道未来会发生什么？

Garcia表示，Heron（四度）将升级到六度用于Nighthawk，IBM正在开发耦合器。在创新路线图上，用户将看到量子比特数量和可运行门的数量增加，同时他们继续降低错误率。随着新能力的开发，它们将被集成到系统中。用户将能够运行更多的门、更多类型的门，到2029年将实现容错，所有这些都将在用户视角下“在幕后”进行。

Curtin向小组提出了最后一个问题，以结束本次会议。他问，你应该专注于硬件还是软件。Buchholz回应说，作为一个长期从事软件工作的人，答案是显而易见的。你可以通过向前或向后工作来实现目标。

Garcia指出，她的首席执行官表示，量子计算90%的价值将来自应用。算法开发很重要，最近Shor算法通过一些巧妙的重组被简化，有助于说明这一点。混合架构、软件、应用和算法都将发挥重要作用。

Olcott表示，解决硬件扩展损失很重要，他看到了五到六年后可能出现的瓶颈，并达到数百万的深度。他们的赌注是在硬件方面。

Camposano表示，他站在软件这边。他相信在量子计算仿真方面将取得巨大进展。量子计算模拟已经可以用5000行Java代码实现，以帮助实现，所以软件方面肯定很重要。