近日，谷歌的量子霸权研究引起了全球对量子计算的广泛关注，圈内人士也认为这是里程碑式的事件这个领域。然而，量子计算领域的研究存在很多问题。在前不久出版的期刊《Nature》上，莫斯科斯科尔科沃科技学院深量子实验室副教授兼实验室主任JacobD.Biamonte的一篇文章介绍了全球量子计算机研究的现状：企业急于套现，耗尽大学人才；投资偏向硬件，软件投资不足；地缘政治升温，阻碍学术交流……这些问题阻碍了量子计算的发展。接下来我们应该做什么？JacobD.Biamonte、PavelDorozhkin和IgorZacharov警告说，对金钱的追求正在耗尽大学人才，破坏该领域并切断科学发现。一名研究人员正在研究一种用于冷却量子加速器的设备。资料来源：D-WaveSystems在短短几年内，量子计算领域迅速从学术死水变成了公众和私人广泛关注的话题。“通用”量子计算机的最终目标是能够执行所有计算，同时消除噪声、毛刺和干扰。实现这一目标还有几十年的时间，但数十亿美元正被投入到商业化初步结果中。总部位于美国的IBMTechnologies和加拿大公司D-WaveSystems已经在销售量子增强型计算器。谷歌、微软和英特尔计划在三到五年内实现这一目标。这些早期设备应该能够比传统计算机更快地执行某些任务。然而，它们的通用性和能力不如通用量子计算机，并且仍然容易出现错误和噪音。如果能够克服这两个技术挑战，机器学习和优化等领域可能会受益。然而，对金钱的追逐正在扰乱这个领域。公司争先恐后地建立庞大的研究团队，导致大学人才流失。数以百计的初创企业正在为政府资助的研究申请专利，切断了研究的渠道。用于量子计算的公共资金也在爆炸式增长。但它是不平衡的，偏向于硬件。北美机构已经开始主导并推动该领域朝着适合他们的方向发展。例如，他们专注于超导体技术。缺乏大型实验室和基础设施的研究人员发现很难与之竞争。随着国家安全和商业利益升温，地缘政治壁垒也随之升温。这一切都发生在关键时刻。摩尔定律指出集成微芯片电路中的晶体管数量大约每两年翻一番，现在已经停滞不前。机器学习正在打开通往全新行业的大门。我们不能等待“量子优势”的到来几十年，期待当时的量子处理器能够解决现有任何经典计算机无法解决的问题。这与生物技术等其他领域形成鲜明对比。在20年前出现CRISPR基因编辑这一革命性技术的生物技术领域，该领域似乎在1990年代达到了顶峰。我们呼吁学术界和工业界的科学家本着开放的科学精神开发量子应用。基础研究不能孤立地进行，也不能受政治议程的指导。这些巨大的投资和由此产生的设备应该为全人类服务，就像科学本身一样。在全球量子生态系统中支撑量子计算机的大多数概念都来自政府资助的研究。由于量子计算的巨大潜在价值，许多政府都在加大支持力度。美国、英国、日本、瑞典、新加坡、加拿大和中国等少数国家处于领先地位。2017年，各国承诺每年投入1亿至3亿美元用于量子计算研究；自2014年以来，英国的政府和私人投资总额现已超过10亿美元。2018年，美国和欧盟都推出了10亿美元的巨额计划：美国国家五年量子计划和欧盟十年量子技术旗舰计划。中国计划耗资100亿美元，在2020年建成全球最大的量子研究实验室。其他国家也在效仿。印度和韩国都打算每年投资数千万美元。俄罗斯还将量子技术列入十大国家科技计划。这些国家正在建立领先的中心，以协调政府和私营部门的研发工作。第一阶段，大型项目获得高达3亿美元的资金。但是这些投资的许多成果都丢失了。企业利益的降温和国际政治气候使科学家们更难合作和分享知识。封闭的领域导致无意义的重复，研究人员浪费时间并最终陷入死胡同。例如，由国家情报总监办公室资助的美国国家科学院2019年的一份报告强调了量子计算对国家安全的影响。由美国能源部资助的科学家现在被禁止与包括中国和俄罗斯在内的30多个国家的研究人员合作。这种阴影正在影响我们在莫斯科斯科尔科沃科技学院的研究，这是一所与麻省理工学院合作成立于2011年的英语高级研究型大学。我们选择在Skoltech工作是因为那里具有国际化、世界级的协作氛围。以我们的起源为例：J.D.B.是美国人，P.D.是俄罗斯人，I.Z.是俄罗斯血统的荷兰公民。尽管我们的密切合作者继续与我们沟通，但俄罗斯和欧盟之间的旧研究协议正在失效，并且没有讨论续签。欧盟量子旗舰企业与美国、俄罗斯或中国科学家之间的伙伴关系现在需要特殊谈判。研究空白量子技术可能会成为另一场赢家通吃的“登月竞赛”。北美在量子硬件领域建立了不可逾越的领先优势。加利福尼亚州的谷歌和加拿大的D-Wave等公司仍在无边界地开放对其机器的访问，但仅限于通过云。没有人接触处理器。欧洲政界人士担心他们错过了技术快船。该地区只有一家主要的计算机硬件制造商（总部位于法国的Atos/Bull）拥有量子技术项目。欧盟量子旗舰计划推动了类似于美国正在开发的硬件的开发；此外，他们正在研究一些在美国尚未广泛探索的方法。但欧盟委员会未能在第一轮中拨出大笔资金用于量子应用或算法的研究——我们认为这是一个重大疏漏。那些支持这项旗舰计划的人表示，他们将在随后的几轮融资中加大对量子软件的投资。许多研究人员希望公司填补应用空白。但公司对研究量子信息处理的基础知识兴趣不大，而且他们倾向于孤立运作。这意味着，在这个早期阶段，初创企业的激增和量子软件的商业化可能会阻碍理论方法和量子软件工具的发展。过时的理论和假设也阻碍了该领域的发展。量子增强技术的应用范围有限，尚未规划。即使是已知的用途，例如对机器学习的好处，也知之甚少。这些设备可能无法提供预期的改进。教科书上的算法（例如Shor的量子分解算法或Grover的搜索算法）在没有纠错的非理想机器上似乎不起作用。程序员能否编写出更好的代码以在受噪声影响的真实设备上运行？下一步是什么？学术研究人员必须更全面地规划量子计算的概念和应用空间。这是解决行业和初创公司都无法解决的难题的富有成效的时刻。这些设备在存在噪声的情况下能走多远？会不会出现一些发展停滞，导致投资枯竭？政府应该在量子软件上投入更多资金。实验家乐于花大价钱建造一个可能获得诺贝尔奖的量子处理器。量子程序员应该同样自信地陈述他们面临的巨大挑战。赞助商还需要了解，这是一场涉及多种方法的长期比赛。即使硬件规模不断扩大，我们可能仍然不确定如何处理它。工业界，尤其是初创企业，应该与大学更紧密地合作。公司可以资助小型理论项目并投资该领域的基础理论研究。应保护国际合作。尽管存在政治分歧，各国政府仍应努力保持科学协议的完整性。科学家和投资者必须尊重研究的全球性、国际性和开放性这一事实。研究人员遍布世界各地。我们最终的工作背后有很多随机因素。仅仅因为一个人越过边界而切断联系对任何人都没有任何好处。中等大小的量子处理器很快就会出现（尽管它们仍然充满噪音）。量子软件准备好了吗？或者，公司是否因为没有投资于驱动其设备的算法和想法而自责？
