在量子計算這一被視為未來科技制高點的前沿領域，公眾常常想象的是能夠解決經典計算機無法企及復雜問題的通用量子計算機。中國量子信息科學的開拓者之一、中國科學院院士郭光燦近期提出了一個更為務實且可能更早落地的愿景：在通向全功能通用量子計算機的漫長道路上，一種專用的、解決特定問題的'量子計算器'或'量子加速器'可能率先出現，并開始提供切實的技術服務。
從'專用'到'通用'：一條現實的技術路徑
郭光燦院士指出，建造一臺擁有大量高保真度量子比特、并能長時間維持量子相干性、還能進行復雜糾錯的通用量子計算機，是科學界長期追求但挑戰巨大的目標。這涉及到材料科學、精密制造、控制工程等多方面的根本性突破，其實現可能需要數十年甚至更長時間。
相比之下，研發'量子計算器'——即針對特定類型問題（如優化、模擬、機器學習中的特定任務）進行加速的專用量子信息處理系統——是一條更為可行的漸進式路徑。這類設備不追求解決所有問題的普適性，而是聚焦于在某些特定算法或應用場景上，利用量子力學的疊加、糾纏等特性，展現出超越經典計算機的優越性。
'量子計算器'的可能形態與應用前景
這類先行者的形態可能是多樣的：
- 量子模擬器：專門用于模擬另一量子系統（如復雜分子、新型材料）的行為。這在藥物研發、材料設計等領域具有巨大潛力，是近期最可能實現實用化的方向之一。
- 量子優化處理器：針對組合優化、物流調度、金融建模等特定優化問題設計的專用硬件。已有一些基于退火原理或近似優化算法的量子設備在探索此類應用。
- 量子神經網絡加速器：將量子計算與人工智能結合，為機器學習中的特定計算環節（如特征映射、核函數計算）提供加速。
郭院士認為，這些'量子計算器'可以更早地集成到現有的經典計算基礎設施中，形成'量子-經典混合'的計算模式。用戶無需理解底層的量子物理原理，而是通過云服務API等方式，調用這些專用設備來解決其專業領域內的特定瓶頸問題，從而最早體驗到量子計算帶來的實際價值。
技術服務的落地與生態構建
'量子計算器'的先出現，意味著量子計算技術服務將早于通用量子計算機走向市場。其發展路徑可能類似于早期計算機的發展史，從解決特定科學計算問題開始，逐步拓展應用范圍。
這種模式將驅動一個新興的產業生態：
- 硬件層面：催生針對不同應用場景的專用量子處理器芯片研發。
- 軟件與算法層面：需要開發適配專用硬件的算法、編程語言和工具鏈。
- 應用與服務層面：各行各業（如化工、金融、醫藥、人工智能）的開發者將探索如何將自身問題'翻譯'成這些專用量子設備能夠高效處理的形式，并開發出垂直領域的解決方案。
- 云平臺：量子計算云服務將成為主要的服務提供模式，降低用戶的使用門檻。
挑戰與展望
即便是專用'量子計算器'的實用化，也依然面臨量子比特質量、可擴展性、控制精度、與經典系統高效集成等挑戰。但這條路徑目標更聚焦，更容易在中期取得階段性成果并產生實際效益。
郭光燦院士的觀點為產業界和投資界提供了一個清晰的路線圖參考：不必一味等待'量子霸權'或通用量子計算機的終極突破，而應關注并布局那些在特定問題上具有明確量子優勢的專用技術。它們的率先成熟與商業化，不僅能為社會經濟發展注入新的動能，也將為最終實現通用量子計算機積累寶貴的技術、人才和應用經驗。
可以預見，未來十年，我們或許將首先見證一系列'量子計算器'在各自的賽道上嶄露頭角，以'量子計算即服務'的形式，悄然改變我們解決某些特定高難度問題的方式，從而拉開量子計算技術普惠應用的序幕。
