近段時(shí)間，元宇宙和算力成為科技行業(yè)兩大“熱詞”。那么，元宇宙和算力之間是否有關(guān)系？作為構(gòu)建數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要“底座”，算力在元宇宙的世界中發(fā)揮怎樣的作用?量子計(jì)算是元宇宙實(shí)現(xiàn)的必備條件嗎？

算力是新型生產(chǎn)要素，是構(gòu)筑數(shù)字社會(huì)的基石。元宇宙這一新型數(shù)字環(huán)境的構(gòu)建，不僅需要算力，而且需要超強(qiáng)算力的支撐。

沒有算力網(wǎng)絡(luò)支撐，元宇宙是不可能實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)椋钪鎸?duì)信息通信技術(shù)以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施提出了非常高的要求，沒有強(qiáng)大算力網(wǎng)絡(luò)的有力支撐，元宇宙就如同空中樓閣一般，停留在想象之中。

元宇宙到底需要多少算力？

一直以來，元宇宙強(qiáng)調(diào)數(shù)字空間、虛擬世界，但是并不是說只是數(shù)字空間、虛擬世界，而是可以實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界、現(xiàn)實(shí)社會(huì)的交互，可以實(shí)現(xiàn)以虛強(qiáng)實(shí)，因此元宇宙是一個(gè)驅(qū)動(dòng)數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新、賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要新賽道，而且有觀點(diǎn)認(rèn)為，元宇宙的最終理想形態(tài)，對(duì)算力資源的需求是多元化的。

而在算力發(fā)揮怎樣的作用方面，不僅僅是云平臺(tái)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫的算力，也包括從數(shù)據(jù)采集、到數(shù)據(jù)傳輸、到用戶交互、邊緣計(jì)算的算力，需要開展多元算力創(chuàng)新，強(qiáng)化算力規(guī)模，提升算力魯棒性，需要結(jié)合數(shù)字政府、數(shù)字金融、數(shù)字化工廠、智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)教育等多個(gè)場景實(shí)現(xiàn)全流程、一體化數(shù)據(jù)格式規(guī)范、接口模型規(guī)范、計(jì)算協(xié)議規(guī)范，充分利用人工智能技術(shù)，在語音識(shí)別、圖形圖像識(shí)別、文字處理、環(huán)境感知、事物屬性等方面加以集成應(yīng)用，從而更好地利用數(shù)據(jù)中心、超算中心、智算中心的算力支持宏觀的、復(fù)雜的預(yù)測與決策、中觀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、乃至海量的一般生活應(yīng)用，這是元宇宙發(fā)展的基礎(chǔ)。

此前有相關(guān)預(yù)測顯示，按照元宇宙的構(gòu)想，至少需要現(xiàn)在算力的10的6次方倍。

這也意味著，元宇宙所需要的算力，是現(xiàn)有的技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。元宇宙時(shí)代的算力、元宇宙的芯片，一定是基于量子計(jì)算技術(shù)、量子科學(xué)的芯片再融合AI技術(shù)來構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)的。

分析公司Gartner預(yù)測，到2026年，全球30%的企業(yè)機(jī)構(gòu)擁有用于元宇宙的產(chǎn)品和服務(wù)。元宇宙未來走向何方，我們不得而知，但是算力時(shí)代的到來是毋庸置疑的。

當(dāng)下，無論是元宇宙，還是智慧醫(yī)療、無人駕駛、金融科技、量子計(jì)算等技術(shù)和應(yīng)用的落地都需要計(jì)算力的支撐。

可以說，算力已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)，將為各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)勁動(dòng)力，是驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的新引擎。

量子計(jì)算離商用還有多遠(yuǎn)？

既然都知道算力的重要性，那么，傳說中的量子計(jì)算距離我們有多遠(yuǎn)呢？

需要指出的是，量子計(jì)算行業(yè)目前處于早期探索階段，核心參與者不多，產(chǎn)業(yè)鏈上下游較為清晰，目前國外科技巨頭如 IBM、谷歌、亞馬遜、微軟、英特爾、霍尼韋爾等處于行業(yè)領(lǐng)先地位，IonQ、Rigetti、PsiQuantum等量子計(jì)算新貴已獲得數(shù)億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，實(shí)力同樣雄厚。

量子計(jì)算機(jī)

對(duì)于中國來講，國內(nèi)科技巨頭阿里巴巴、百度、騰訊、華為等也在跟進(jìn)，但國內(nèi)領(lǐng)先的量子計(jì)算公司主要是以本源量子、國盾量子等為代表的依托高校的公司。

總體上來看，國內(nèi)外量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初具雛形。

目前，量子計(jì)算商業(yè)嘗試主要有兩方面，其中一個(gè)是量子軟件，量子軟件相對(duì)于硬件的高投入與高技術(shù)來說，相對(duì)更容易一些，但仍充滿荊棘。創(chuàng)建量子算法并不像使用經(jīng)典算法并使其適應(yīng)量子世界那么簡單。相反，量子計(jì)算需要一種全新的編程模式，這種模式只能在全新的軟件堆棧上運(yùn)行。

一些硬件提供商也開發(fā)軟件工具，其中最成熟的是IBM的開源量子軟件開發(fā)套件Qiskit。除此之外，包括專門致力于創(chuàng)建量子軟件的公司，例如薩帕塔、QC Ware 或 1QBit等企業(yè)，均提供了理解量子語言的工具。

越來越多的有希望的伙伴關(guān)系正在形成，將生態(tài)系統(tǒng)的不同部分聚集在一起。例如，霍尼韋爾公司和量子軟件公司劍橋量子計(jì)算公司(CQC)最近結(jié)成聯(lián)盟，讓分析師預(yù)測，一個(gè)新的玩家可能會(huì)在量子競賽中處于領(lǐng)先地位。

另一個(gè)是云量子計(jì)算，由于量子計(jì)算機(jī)對(duì)超高真空室、低溫控制系統(tǒng)和其他奇異的量子儀器的強(qiáng)需求，使得絕大多數(shù)量子系統(tǒng)目前都牢牢地坐在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，而不是被送到客戶的數(shù)據(jù)中心。

因此，為了讓用戶訪問這些設(shè)備，目前部分量子計(jì)算企業(yè)正推出商業(yè)量子計(jì)算云服務(wù)，使更廣泛的客戶能夠訪問該技術(shù)。日前，IBM和谷歌都把自己的量子處理器放在云上，而微軟的Azure量子和AWS的Braket服務(wù)允許客戶從第三方量子硬件提供商訪問計(jì)算機(jī)。

要問量子計(jì)算還有多遠(yuǎn)，我們只能說，在可以預(yù)見的未來量子計(jì)算將主流，但在成為主流之前，它還存在著一些技術(shù)層面的難點(diǎn)需要攻克。

未來，各行業(yè)量子計(jì)算應(yīng)用場景在哪里？

從行業(yè)上來說，量子計(jì)算的潛在應(yīng)用主要包括金融、交通、物流、制藥、化工、航空、能源、氣象等領(lǐng)域。

其中，從制藥、化工、新材料行業(yè)來看，量子計(jì)算可模擬分子特性，有望通過計(jì)算機(jī)數(shù)字形式直接幫助研究人員獲得大型分子性狀，縮短理論驗(yàn)證時(shí)間，極大地推動(dòng)制藥行業(yè)藥品研發(fā)和開發(fā)新型材料。

而針對(duì)金融行業(yè)，量子計(jì)算非常適合復(fù)雜的金融建模，在投資組合定價(jià)、衍生品定價(jià)等方面具有潛在優(yōu)勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球已有超過25家國際大型銀行及金融機(jī)構(gòu)與量子計(jì)算企業(yè)開展合作研究。

航空業(yè)，量子計(jì)算有助于解決航空行業(yè)面臨的一些最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，從基礎(chǔ)材料科學(xué)研究、機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化到復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化，而且有可能改變飛機(jī)的制造和飛行方式。氣象行業(yè)，量子計(jì)算可以有效和快速處理包含多個(gè)變量的大量數(shù)據(jù)，而且，并行計(jì)算和不斷優(yōu)化的算法，可促進(jìn)對(duì)氣象條件的跟蹤和預(yù)測，有助于提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。此外，量子計(jì)算機(jī)還可通過機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別和理解不同的天氣模式。

寫在最后

現(xiàn)在，對(duì)于量子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我們應(yīng)該保持理性樂觀的態(tài)度，現(xiàn)在技術(shù)快速增長與資金投入和過去的20年理論與實(shí)驗(yàn)的默默耕耘是密不可分的。

就好比1940年代人類構(gòu)建出巨大的經(jīng)典計(jì)算機(jī)后，大部分人都預(yù)言這樣的計(jì)算機(jī)全世界只需要幾臺(tái)，沒有人知道80年后，這個(gè)發(fā)明對(duì)我們生活產(chǎn)生的巨大影響。

當(dāng)下，我們也很難預(yù)言量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，將會(huì)如何改變50年后的人類社會(huì)。這對(duì)于我們來說是一個(gè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，要始終相信新一輪的量子革命也終究會(huì)對(duì)我們的生活產(chǎn)生積極的影響。