科技记者圈有句老话：关于量子技术的报道，要么准确无误，要么通俗易懂，但两者不可兼得。这源于量子力学——这个物理学中奇特且部分理论尚属假说的分支——实在令人难以参透。它揭示了微观粒子以诡异方式运动的现象，而这种奇特行为正开启一个全新科学超能力领域的潜能。
量子技术令人瞠目的复杂性或是其声量不及当今科技界翘楚——人工智能（AI）的缘由之一。尽管近期微软、谷歌等科技巨头接连发布重大量子技术进展，这一态势仍未改变。
从广义来看，量子技术更多以传感器、计算机等硬件形态呈现，而人工智能则更偏重软件层面——当然其运行仍需硬件支撑。福雷斯特研究公司新兴技术副总裁兼首席分析师布莱恩·霍普金斯指出，若将二者融合，或许某天我们将创造出前所未有的超级技术形态……不过这个“或许”承载着太多不确定性。
“潜力确实存在，但尚无定论。”他坦言，“初步实验展现出积极前景，但均表明我们需要更强大的量子计算机和持续创新研究，才能有效将量子效应应用于人工智能领域。”
就市场价值而言，两者皆具巨大盈利空间。麦肯锡市场研究集团数据显示，到2025年量子领域估值可能高达970亿美元。而人工智能的预期价值更是达到数万亿美元量级。但二者同样面临着炒作泡沫的隐忧。
“在人工智能热潮涌现前，我一直认为量子计算是炒作最严重的技术。”霍普金斯戏谑道。十月中旬分析师曾预警部分核心量子概念股可能暴跌62%，与此同时关于人工智能泡沫的议论也甚嚣尘上。
量子计算与人工智能还存在另一个共同点——误差问题。当人们已逐渐熟悉生成式AI工具的”幻觉”现象时，量子计算正受困于另一种截然不同的误差源。这类误差源于量子粒子运行所需的极端脆弱状态，环境中的细微变化（包括光线和噪声）都可能导致量子态失稳。
维持这种极端环境具有极高难度。本周埃隆·马斯克在X平台上提出，月球永久阴影环形坑可能是量子计算的理想运行场所。量子计算机的外形与传统计算机毫无相似之处，目前虽无统一设计蓝图，但现有设备普遍体积庞大。
这些实验室设备大多采用类似水母形态的架构，需要极低温环境和激光系统支撑。这种设备不仅不可能进入家庭使用场景，更无法实现便携化。值得注意的是，研究人员发现采用人造钻石制备量子比特（量子计算的基本单元）能显著提升系统工作温度，使其更接近室温环境。
国际珠宝商戴比尔斯旗下子公司Element 6宣称，已于2020年推出全球首款通用量子级钻石。该公司目前正与亚马逊云服务合作，致力于为未来量子计算机网络优化人造钻石材料。
目前这些机器都处于发展初期，据信全球现存约200台量子计算机（但中国尚未公布其拥有数量）——但这并不妨碍量子专家对其潜力做出大胆预测。
近期估值达100亿美元的Quantinuum公司总裁拉吉布·哈兹拉表示：”作为消费者，我们几乎将在生活的方方面面感受到量子计算的影响。”他在接受BBC《科技生活》播客采访时指出：”在我看来，量子计算领域的应用前景即便不超越人工智能，也足以与之比肩。”
英国顶尖量子专家彼得·奈特爵士教授解释道：”即使在最强大的超级计算机上需要宇宙年龄时长才能完成的计算，量子计算机或许仅需数秒即可解决。”他在BBC广播4台《生命科学》节目中向吉姆·哈利利博士如此描述。
那么这些机器成熟后究竟能实现哪些颠覆性的重大突破？
与人工智能领域相似，大量量子研究正聚焦于医疗保健的升级。量子计算机未来或能轻松处理海量分子组合，加速新药研发——这一过程若使用传统计算机往往需要耗费数十年时间。
为直观说明其效能：2024年12月，谷歌发布了名为”柳树”的新型量子芯片，宣称能在5分钟内解决当前全球最快超级计算机需耗费100亿亿亿年（即1后面跟着25个零）才能完成的计算任务。
哈兹拉表示，这将为个性化医疗铺平道路。届时患者获得的将不再是标准化处方，而是根据个体生理特征量身定制、最具疗效的专属药物。
该技术同样适用于更广泛的化学过程，例如开发更高效的肥料生产新方法，这或将为全球农民带来巨大效益。
运用量子力学原理实现极致精确测量的量子传感器已然问世，原子钟便是其应用典范。2019年诺丁汉大学的科学家将其集成至自行车头盔尺寸的原型设备中，构建出对癫痫患儿进行无创脑部扫描的新系统。
研究人员瑞安·希尔当时指出：”人类认知基础在生命最初数十年形成，但由于脑扫描技术的限制，相关研究手段始终受限。传统大型固定扫描仪要求患者完全保持静止，这既无法反映自然状态下的大脑运作情况，也严重限制了适用人群，其中儿童群体面临的挑战最为突出。”
去年，伦敦帝国理工学院的科学家在伦敦地铁网络中测试了一种名为”量子罗盘”的全球定位系统替代方案。全球定位系统在地下无法工作，但量子罗盘可以——其理念在于它能更精确地追踪和定位全球任何地方（地上或地下）的物体，而不会像全球定位系统信号那样容易受到天气影响、被屏蔽或干扰。
英国国家量子计算中心主任迈克尔·卡思伯特博士表示：”英国经济每天依赖全球定位系统创造的产值高达10亿英镑，定位、导航和授时通常被视为国防需求，但我们所有金融交易的认证都需要时间戳。通过使用量子时钟、陀螺仪和磁力计，我们能够为关键导航系统建立抗干扰和反欺骗的防御能力。”
国家电网正投资量子研究，探索其能否助力实现”负荷调控”——如何在需求实时波动时，最大化协调数千个不同能源发电机的输出功率以预防停电。空客公司与英国量子企业IonQ合作，测试旨在更高效配置飞机货载的量子算法。若飞机重心发生微小偏移，可能额外消耗数千公斤燃料。
尽管进展顺利，但我们必须正视机密安全问题。学界普遍认为，现有加密技术（即保护个人数据与国家机密的现行方式）终将被量子技术突破——后者能在极短时间内遍历所有可能的密码组合直至破译数据。据悉多个国家已在相互窃取加密数据，以期未来实现解码。
“这被称为’现在收割，日后解密’，”萨里大学网络安全专家艾伦·伍德沃德教授解释道，”破解现行公钥加密体系的理论方案，只待真正可运行的量子计算机问世。”他补充道：”这种威胁如此严峻，各方现在就必须引入抗量子加密技术。”量子计算机诞生的时刻常被称作”Q日”。尽管对其出现时间的预测各不相同，但福雷斯特公司的布莱恩·霍普金斯认为这个时刻可能很快到来——大约在2030年前后。
苹果公司与加密通讯平台Signal等企业已推出自认为具备后量子安全性的加密密钥，但这些技术无法回溯保护现有采用传统方式加密的数据。这已构成现实威胁。去年10月，英国情报安全网络机构GCHQ前密码设计主管丹尼尔·修向《星期日泰晤士报》透露，在中国实施的国家级网络攻击中，”几乎全体英国公民数据都可能遭泄露”——这些数据被集中存储，以待未来解密分析。
【本文精选自BBC，原文链接：https://www.bbc.com/news/articles/c04gvx7egw5o】