量子计算机的商业化开发竞赛正在热火朝天地进行，众多研发者纷纷承诺，量子计算机所具备的突破性能力，如模拟材料、优化流程以及改良机器学习方法，将能像当今的经典计算机一样，引领社会变革。
但是，如何确保这些技术带来实实在在的经济利益，则是一道尚未解开的难题。
近日，由剑桥大学和万隆理工学院的研究人员在《Nature》杂志发表的评论中表示，量子计算是新革命的曙光，也可能带来生产力悖论的挑战。同时解释了量子计算的主流采用将如何在十年或更长时间内大幅削减经济增长。
研究人员表示：“数字革命历时数十年，要求企业更换昂贵的设备并彻底重新思考其运营方式。量子计算革命可能会更加痛苦。”
01. 量子计算机的独特性
量子计算机的运行方式与我们熟悉的经典计算机截然不同，其能以更高效的方式储存和处理信息。经典计算机在本质上是通过处理二进制的“比特”（0 和 1）来进行计算。而量子计算机则通过量子比特（Quantum Bit，这是一种使用原子、电子和光子的量子态来编码信息的方式，提供了一种全新的处理信息的方法。）量子比特可以同时表示众多状态，并可以通过“纠缠”来进行组合，从而大大加快计算速度。
从长远来看，对量子计算进行投资的企业在未来的商业竞争中可能具有更强的优势。
然而，在短期内，这些新型的计算机能否在商业环境中发挥出足够的价值，仍然存在很大的不确定性。
02. 生产力悖论的警示
当回顾经典计算机在20世纪70年代和80年代的普及过程，我们发现其并未像预期的那样带来生产效率的显著提升。
相反，这一时期的生产率（相对于投入如劳动力等的附加值）每年下降了0.76个百分点，这种现象被称为生产力悖论。
生产力悖论是一个商业和金融术语，它解释了为什么引入更好的新技术通常不会立即提高生产力。
这是因为，企业需要投资新设备，并对设备进行编程，以及理解设备的运用方式。
一开始，公司没有对改变核心流程和业务模式所需的其他创新进行足够的投资。只有到了20世纪90年代，多个行业进行了结构调整之后，生产率增长才得以重新提升。
例如，沃尔玛等大型零售公司在20世纪80年代就投入了大量的资源，通过处理数据以协调规划，预测并补充供应链上的库存。沃尔玛向供应商提供了访问其销售和库存数据的权限，有效地降低了因生产不足或生产过剩而产生的成本。这家公司通过自行处理分销并提高规模经济效率，最终实现了效率提升。
然而，这样的变革需要时间，也需要公司之间的协同配合。
图｜生产力悖论（来源：世界大型企业联合会总体经济数据库，2022 年）
03. 量子计算机的挑战
根据研究显示，量子计算可能会带来更加严峻和昂贵的学习曲线，原因主要有三个：
一、集成成本高，短期回报少；
二、为业务经理和工程师解释量子概念存在困难；
三、量子计算机对密码学构成的威胁。
假设生产率增长率比经典计算机慢50%，我们预测商用量子计算机的引入可能会导致人均国内生产总值(GDP)在未来15年中减少约13,000美元（以2022年为基准），在美国，这一损失每年就可能高达3100亿美元。
然而，值得庆幸的是，研究人员已经找到了一些可能的解决方案，旨在减轻这些负担，并加速量子计算的社会效益。
04. 风险与机遇：量子计算机在社会挑战中的应用
量子计算机以其潜在的大规模并行性和处理能力的优势，吸引了企业的眼球。然而，初始阶段使用量子计算机解决现有问题的企业可能只会取得渐进式的改进。由于更加雄心勃勃的应用可能伴随着额外的成本和可能的失败，企业可能会在初期避免冒险。
以收集大量数据以指导救灾和恢复的公司为例，他们可能会寻求量子计算机的帮助，以便更快地处理信息并救人于危难之中。
但早期的量子计算机可能会比现有的经典计算机更容易出现故障和错误，这对于生命攸关的操作可能会产生严重的后果。
因此，这些公司可能会推迟使用量子计算机，直到他们变得更可靠。
量子计算机需要与现有的经典计算机网络集成，这也带来了额外的挑战。这需要我们在现有的经典计算基础上，开发可以同时在数字和量子环境下工作的混合协议和程序。这无疑比20世纪70年代的经典计算机编程要困难得多。
混合系统需要精通经典比特和量子比特，并且能够将经典数据编码为量子态，反之亦然。他们将需要转换器来转换数字和模拟信号，以在两种类型的处理单元之间传输信息。
量子计算机通常很大，可能需要低温冷却，因此许多公司不太可能拥有自己的机器。许多人将通过互联网远程购买云服务，例如采购额外的计算能力来模拟材料。某些用户（例如金融市场的交易员）毫秒级的计时至关重要，可能需要同时拥有这两种类型的计算机。
图｜IBM Quantum System One（来源：IBM）
05. 打破壁垒：推动量子计算机的商业应用
为了打破这个困境，我们需要在实践中证明商业上的优势。这需要政府的资金支持以吸引私人投资。
研究人员表示，这应被看作是一项使命，即帮助公司将量子计算应用于工业和社会的重大挑战。
例如，对于天气预报，量子系统可以通过分析大量数据，以跟上快速变化的条件。对于金融体系的弹性，它可以通过改善市场模型来提高。对于应对气候变化的挑战，它可以通过开发低碳技术，如碳捕获催化剂或电池电解质来提高。
为了鼓励企业投资，经济学家需要设计一个框架来评估量子计算的经济效益。
研究人员应该建立概念验证案例，首先确定量子计算机在应对社会重大挑战时可能优于数字计算机的领域。除此之外，还应该阐明企业需要采取哪些措施来采用量子技术，包括他们可能需要如何改变其商业模式和实践，以及与价值链上的其他人合作。
06. 共享语言：推动量子计算理解
在理解和应用量子技术方面，科学家、工程师和企业经理之间的认知差距是一个重要的问题。
量子技术的运作方式可能会颠覆我们的直觉，这超出了许多工程师和业务经理的理解范围。比如，它们以概率的方式工作，似乎违反了因果关系的传统概念。在某些理论流派中，人类的行为可能会影响结果，这意味着使用量子计算机的人可能需要被视为系统的一部分。
目前，科学家、工程师和业务经理在量子计算的领域并没有共同的语言，这会导致误解和混乱，从而造成进一步的成本。
管理者和工程师需要有足够的知识，才能为量子计算机选择合适的问题类型，知道解决这些问题需要什么类型的信息，以及如何以量子就绪的格式准备数据。
比如，一家配送物流公司可能希望能更快地重新规划车辆路线，以便更好地满足客户取回退货的需求。量子计算在此类重组问题上可能非常有效，因为这涉及到复杂的组合问题，任何一个变化都可能在业务的其他领域，如库存管理和融资，产生连锁反应。但是，管理者需要能够找到这样的优势领域，并知道如何实施量子计算解决方案。
图｜Q.ANT 的实验室使用激光测试量子芯片（来源：Thomas Kienzle/AFP via Getty）
07. 从经典到量子：跨越计算鸿沟
为了解决这个关键性问题，需要开发量子计算机的通用语义和句法语言，类似于经典计算机编程的标准化统一建模语言，这是一种可视化语言，可以帮助软件开发人员和工程师构建模型来追踪业务流程中涉及的步骤和操作。这样的工具使得业务经理的流程变得直观，从而降低了软件开发的成本。
同样，量子计算机也需要算法和数据结构，但由于量子信息比经典信息更丰富，其存储、传输和接收就更具挑战性。
量子统一建模语言，既包含了经典模型的元素，又可以处理量子信息，这将使科学家、工程师和管理人员在讨论原型、测试台、路线图、模拟模型和混合信息技术时保持一致的框架。设计工具包由可重复使用的模板和指南组成，包含了硬件和软件开发的标准模块，这将使用户自行创新，从而缩短开发时间。
08. 超越困难：构建安全加密的量子互联网
量子计算有可能破坏广泛使用的信息加密协议，解决这个风险会带来进一步的成本。为了保护数据和通信的安全，公司需要投资新的加密数学方法，或使用基于量子的通信系统，例如量子密钥分发。量子密钥分发使用通过光纤电缆或自由空间（通过空气、真空或外层空间）发送的量子比特，利用量子力学的概率原理在发送者和接收者之间随机生成密钥。由于量子比特的脆弱性，如果黑客试图在传输过程中观察它们，量子态就会受到影响，发送者和接收者就会知道它被篡改了。
整合量子计算机和量子通信技术于一个统一的网络中，也就是构建量子互联网，可以克服这种安全威胁，并刺激许多行业的增长，就像互联网的创造一样。量子互联网是一种网络，它通过结合量子链路和经典链路来连接远程量子设备，这使得分布式量子计算成为可能。在这种情况下，许多设备可以协同工作，以更快地解决问题。
09. 量子计算：繁荣的商业模式新机遇
量子互联网还可能开启新的商业模式。
例如，分布式量子计算机和所谓的“盲”量子计算过程允许实现完全私密的计算，这可以增强机器学习，同时保留专有数据并确保计算完成后删除共享数据。
这样的技术可以让两家公司的工厂通过3D打印机共享数据或代码，而不会让任何一方看到对方流程的细节。这将使不同公司拥有的工厂网络能够进行创新和优化，以更好地适应产品数量的变化。
研究人员需要确定更快的计算、增强的隐私和保密性，以及在共享数据和信息给客户或公司时的优势。这些优势是否会产生更符合客户需求的产品和服务？这对更广泛的工业格局会产生什么影响？可能会出现哪些新的商业模式？这些都是待进一步探索的问题。
然而，如果研究人员能够铺平其实施的道路，量子计算将前景无量。
引用：
[3]https://cointelegraph.com/news/scientists-warn-the-quantum-revolution-may-stagnate-economic-growth
