德国布伦瑞克联邦物理技术研究所无尘实验室中展出的量子处理器微芯片
与核聚变反应堆和个性化基因医学一样，量子计算机技术已经存在多年，预计成熟后将彻底改变我们的生活。而且不仅研究机构和学术组织参与探索，许多私营企业也投入数十亿美元投入其中，希望真正将技术原理转化为生产力。
不过，相信大家都清楚，量子计算成熟的商业应用还没有成为现实。目前还没有任何供应商开发出一款产品能够真正压倒经典超级计算机，除了缺乏实际用途的晦涩研究问题之外。总之，这些厂商现在唯一能做的就是努力克服各种障碍，让量子计算先发挥作用（哪怕没有实际意义）。目前市场上的各类量子计算机主要服务于有此类需求的研究实验室。
但这种看似徒劳的尝试却蕴藏着巨大的可能性。通过本文，我们将共同了解顶级量子计算制造商如何突破这一革命性技术的界限，塑造量子计算的未来。
量子计算：技术回顾
量子叠加的概念意味着微观粒子同时处于多种状态，就像一枚快速旋转的硬币，直到最终落地时都是正面和反面。
量子计算按照量子力学原理运行，量子力学是处理原子和亚原子尺度现象的物理学分支。与使用晶体管上门的打开和关闭状态来表示二进制（0或1）来处理信息的传统计算机不同，量子计算机使用量子位或量子位。由于量子叠加性质的存在，量子位可以同时表示两种状态。你可能会觉得这难以想象，但这没关系——毕竟，没有人真正见过处于叠加状态的量子位。我们这里谈论的是纯粹的数学概念，而数学和各种量子位测量方法告诉我们，操纵这些叠加量子位可以提供强大的计算能力，并以即使是当今顶级超级计算机也难以想象的速度解决某些复杂问题。
不断发展的量子计算格局
投资的激增反映出人们对量子计算彻底改变金融、制药、物流和汽车等行业能力的信心。 2019年至2022年间，美国政府在量子计算方面投资了29亿美元，并计划进一步增加支出。全球范围内，英国、欧盟和中国也在进行总计数十亿美元的大规模投资，体现了各方对量子计算潜力的强烈信心。此外，2022年私营部门投资将超过23.5亿美元，企业界和市场都对量子计算的未来应用表现出越来越大的兴趣。
然而，尽管该领域确实取得了一系列重大进展，但除了物理和数学实验层面的突破外，量子计算的实用性仍面临诸多挑战和质疑。尽管从事量子领域研究的厂商都在定期公布进展和成果，但相关算力的具体应用似乎仍然遥不可及。
具体来说，量子计算夸大的能力，比如传统密码学的彻底终结、药物分子瞬间发展的神奇力量、气候变化的逆转等，还远远没有真正实现。因此，试图证明量子投资合理性的私营公司必须在该技术的当前应用和未来前景之间取得微妙的平衡。
量子计算领域的领导者
尽管量子计算领域不乏创新型初创公司，但真正发挥先锋作用的仍然是老牌行业巨头。以下是推动这项尖端技术的十家顶级量子计算供应商：
1、IBM
作为目前量子计算领域的领导者，IBM 去年推出了其二号量子系统二号。这是一款由 IBM 开发的 Heron 芯片驱动的模块化量子计算机。该芯片改善了“纠错”或抗退相干的能力，退相干是导致量子系统中量子态丢失的现象。最近，IBM宣布推出基于该公司交叉谐振门技术的1121超导量子位处理器。 IBM还计划到2033年构建一个拥有10万个量子位的计算系统。
2.人工智能
AI在2019年宣布其量子计算机已成功实现“量子霸权”，据称其随机量子电路输出的采样速度超过了经典超级计算机。 （IBM 很快反驳说，自己的超级计算机可以更快地完成任务。）谷歌的目标是在十年内建立一个拥有 100 万量子位的计算系统。与此同时，Cirq 人工智能开源框架致力于为这些即将推出的量子计算机开发新颖的量子算法。
3.亚马逊
2019 年，亚马逊云技术在加州理工学院建立了量子计算中心——理查德·费曼 ( ) 于 20 世纪 80 年代初在这里首次提出了量子计算机的想法。它是一项完全托管的量子计算服务，可以访问多个供应商的量子硬件，包括 IonQ、QuEra 及其自己的供应商。这允许用户尝试不同的硬件架构并确定最适合他们需求的特定选项。近日，亚马逊云科技推出了一款内部开发的定制芯片，采用被动纠错方式，将错误抑制效果提升数百倍。
4.微软
微软Azure建立了一套全面的量子计算工具和资源，并正在积极开发可扩展和容错的量子计算机。 Azure平台提供对量子硬件、模拟器和开发工具的访问，允许用户试验量子算法并探索量子计算的潜力。
5.英特尔
英特尔一直致力于打造全栈商用量子计算系统。该公司最近发布了一款名为 Falls 的 12 量子位硅芯片，旨在推进硅自旋量子位的研究。这家芯片巨头还计划通过英特尔量子软件开发套件将 Falls 芯片集成到完整的量子技术堆栈中。英特尔还计划在2024年发布下一代量子芯片，并宣布与芝加哥大学和东京大学合作，共同推动容错量子计算机的发展。
6.D波
作为量子计算系统、软件和服务领域的领导者，它采用所谓的量子退火工艺，其系统解决方案已被全球许多尖端公司采用，包括谷歌、NASA艾姆斯研究中心和大众汽车。与该领域大多数其他制造商追求的基于门的量子计算想法不同，量子退火在解决高复杂性、大规模优化问题方面显示出光明的前景。然后专注于此类优化问题以提供商业价值。
7.
作为 和 合并而成的新公司，H系列俘获离子量子计算机可以支持全对全量子位连接，允许所有量子位之间建立纠缠态，从而实现量子态的高保真度。还开发了多种捕获量子等量子计算平台的中间件和软件产品，适用于量子化学、量子机器学习、量子人工智能等场景。
8.
使用超导量子位技术构建和部署集成量子计算系统。该公司还提供一个云平台，程序员可以在该平台上编写量子算法。
9.
是一家致力于打造量子计算机并提供量子云服务的全栈光量子计算公司。该公司的系统基于光子技术，旨在开发实际的量子应用。
10.阿托斯
Atos 是数字化转型领域的全球领导者。其量子学习机（QLM）是一套强大的专用硬件基础设施，允许研究人员、工程师和学生开发和实验各种量子软件。
其他重要制造商包括 IonQ、QC Ware 等。这些量子计算公司也在各自领域取得了重大进展，共同塑造了量子计算的未来形态。
企业为何要关注量子计算服务？
专家们的共识是，量子计算就像重力一样不可避免。问题不是“如果”，而是“谁”和“何时”能够提出实用的量子计算解决方案，并用它来解决涉及大量变量和潜在结果的复杂问题，从而颠覆各行各业。量子计算预计将彻底重塑几乎所有行业，包括医疗保健、金融、网络安全、物流和人工智能等。
量子计算用例：一切皆有可能
目前，量子计算机的主要应用仍局限于研究领域。但正在探索的其他已知用例包括：
总结
量子计算仍处于起步阶段，许多相关问题仍未得到解答。然而，该领域自身的快速进步和大量投资证明该技术具有彻底改变每个领域的潜力。
尽管还有很长的路要走，但迄今为止所取得的进展表明，量子计算拥有光明的前景，并且有潜力解决世界上一些最复杂的挑战。
