数学家Peter Shor曾用一个最简单的算数问题难倒了无数数学家和密码学家——质因数分解。这其实是大多数人小学就学过的算数问题，每个合数都可以写成几个质数相乘的形式，其中每个质数都是这个合数的因数，把一个合数用质因数相乘的形式表示出来，叫做分解质因数。如，60=2×2×3×5。

这么简单的算数问题为什么会让数学家们束手无策呢？因为只要将前面的合数稍稍变大，整个质因数分解的复杂程度将指数级增长，例如大合数1,099,551,473,989，它的质因数是1,048,589乘以1,048,601，普通人已几乎不可能手算出这个结果，需要借助计算机才行。

可如果这个合数是一个200位的大数呢？一直到2005年人类计算机的算力才能分解出它的质数，2009年，数百台设备运行2年才能分解出一个十进制232位大数，如今，虽然超级计算机的算力不断突破，但要想分解一个400位的大合数仍需数十万年，也因为这个原因，现在有不少密码算法都基于质因数分解。

Peter Shor提出的这个困扰数学家甚至超级计算机的难题，如今在量子计算机面前却变成了“简单”小问题，量子计算机因为量子比特的计算特性，只需十来分钟到一小时就能解决超级计算机需要数万年才能求得的结果。

经典计算机的运行机制大家或许都有耳闻，即为经典的冯·诺依曼架构，传统计算机是通过集成电路中电路的通断来实现0、1之间的区分。传统冯·诺依曼计算机体系结构的存储程序方式造成了系统对存储器的依赖，CPU 访问存储器的速度制约了系统运行的速度，更具体一点，芯片的性能（包括但不仅仅是晶体管数量的多少）决定着计算机的运算速度。

量子计算机在特定运算领域领先经典计算机的运算方式用小学数学来讲，就是如果要运算a*b*c*d*e*f，经典计算机需要先算a*b，然后把其结果乘以c，再乘以d……得出结果后继续上述步骤，一步一步慢慢来，而量子计算机则是同时运算a*b、c*d、e*f，因此，量子计算机在特定计算上要比经典计算机快无数倍。

超强的计算能力使量子计算机在未来可以为密码分析、气象预报、石油勘探、药物设计等所需的大规模计算的行业服务，并可揭示高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制，为先进材料制造和新能源开发等奠定科学基础。

量子计算技术的飞速发展也带动了资本的进入、政府政策的支持和生态产业的整合。2021年10月1日，首家上市的量子计算企业IonQ诞生；同年10月20日，首家金融领域的量子计算公司Multiverse Computing收获了一轮1000万欧元的融资。

根据研究机构The Quantum Insider数据显示，今年上半年，全球量子领域投资总额已经超过了2020年全年，达到13亿美元。2020年全球量子投资总额首次突破了10亿美元，相当于此前四年的总和，其中多达三分之二的资金都在量子计算领域，包括量子计算硬件、软件或全栈公司，而来自量子安全、量子传感和成像等领域的公司获得投资较少。知名科技媒体TechBullion则预估到2027年，全球量子计算企业市场规模将达到39.074亿美元，预测期内复合年增长率为47.3%。

除了资本市场的热潮，全球各国政府在推动量子计算的发展上也是不遗余力。早在2002年，美国就推出了《量子信息科学与技术规划》加速本国量子信息科学的发展，到2018年，美国《国家量子计划法案》颁布，计划投入12.75亿美元至量子信息的产学研创新中。2018年，欧盟《量子宣言》“量子技术旗舰计划”开始启动，计划十年投资10亿欧元在量子计算领域。

我国近年在量子领域也有密集的政策落地，如2016年发布的《“十三五”国家科技创新规划》和2017年发布的《“十三五”国家基础研究专项规划》，将“量子计算产业”与“量子计算机”作为我国科技与产业发展的重要方向。

量子计算极有可能预示着未来的新一代计算体系，正如中国科学院院士郭光灿所言：“人类社会从经典信息技术时代跨越到量子信息技术时代，标志就是量子计算机。什么时候通用量子计算机得到广泛应用，什么时候我们社会就进入到了量子时代。”

不过要想跨入量子时代的门槛，仍有诸多难题需要解决。量子计算机虽然有神奇的量子叠加态可以应用，但受制于现阶段量子计算机的发展水平，其实际能用到的场景却是非常有限的。可以说现在所有的量子计算机仍只是专用计算机，虽然在分解质因数等特定问题上非常强大，但它无法像经典计算机一样解决通用性的问题。例如，去年我国轰动一时的量子计算机“九章”，其设计出来就是为了“求解高斯玻色取样”，在此类专项问题求解上非常快，但它在做其他的计算任务或许还没有我们手中的电脑、手机快。

有专家预估在量子系统仿真、量子化学、组合优化、机器学习等领域的“专用”量子计算机预计成熟期为3-5年，而在数据库搜索、量子动力学、量子人工智能等领域“通用”量子计算机预计成熟期可能需要10年甚至更久。

如果不能用于产业，那么量子计算是否还值得我们为之兴奋？

这同样是一个令很多从业者和关注者争论不休的问题。

在12月10日即将举行的2021品玩TIC科技创新者大会上，我们邀请了中国科学技术大学博士、本源量子总经理、CCF量子计算专业组副主任张辉，就我国量子计算的产业化发展问题，与大家来一次面向未来的分享。

本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室，是国内首家将量子计算正式推向商用领域的量子计算企业，目前公司专利申请总量近500件，位列全国第一，全球第七。在产业化进程方面，本源量子打造了量子计算的云平台，其原理是经典计算向量子系统发起计算任务请求后，待量子系统完成计算任务后再以经典信息的方式返回给用户，这样普通用户也能利用到量子计算机的强大能力。

若你也关心量子计算这个神秘又强大的概念如何照进现实，欢迎在12月10日加入我们的大会线上直播。

（加入微信视频号直播预约）