本月，IBM和谷歌都表示，他們的目標是在未來幾年內將量子計算機商業化（谷歌認為是五年）。屆時，人們將可以付費使用這種新型的雲服務。
在他們所描繪的超高效能運算時代，量子計算機將使物流和測繪公司更高效地規劃路徑，帶來全新的機器學習模式，更好地向人們推薦各種產品並大幅提高機器診療的能力。
但在此之前，收穫第一筆紅利的卻很可能會是化學家們（感覺說是搞材料的更貼切）——量子計算機將幫助他們改進電池或者電子產品。到目前為止，研究人員對於量子計算機的新演算法已經有了非常詳細的開發計劃，而配備了新演算法的小型量子計算機將非常適合用來進行物質分子和化學反應的模擬。
量子計算機用微觀量子力學效應來表示資料，因此能夠進行傳統計算機不能勝任的運算。近期，微軟、英特爾、谷歌和 IBM 等公司都投入巨資，用以發展量子計算機的最新硬體。
Scott Crowder 是 IBM 的部門技術長，他所在的部門目前負責銷售包括超級計算機在內的相關硬體，在未來幾年裡，他們希望能將負責雲端計算的量子計算主機新增到產品目錄中。
Crowder 表示，就目前來看，已經從理論上證明化學將是量子計算機發揮作用的第一個領域。Crowder 非常有信心，能為化學家們造出更小的量子計算系統。
研究人員長期以來一直模擬物質分子和化學反應，進而推動新材料、藥物或工業催化劑的相關研究。使用量子計算機可以讓所有的實驗少走彎路，並且分擔掉世界各地超級計算機的相當一部分工作。
哈佛大學化學系教授 Alán Aspuru-Guzik 表示，當前的模擬實驗之所以收益有限，是因為 即使是最強大的超級計算機也不能完全重建原子和電子在小尺度系統中複雜的量子行為。他期待量子計算機模擬能在未來幫助他的研究團隊更快地找到能應用於顯示器的新型發光分子，以及適合電網規模能量儲存的電池。
Aspuru-Guzik 教授是最早提出在量子計算機上進行物質分子模擬的一批科學家。他認為：“現在我們必須不斷地利用實驗資料進行校準。如果我們有一臺量子計算機，有些問題就會隨之消失。”
物質分子結構和化學反應很大程度決定於相關的量子效應，而對量子計算機來說，模擬量子效應卻是再自然不過的事——因為量子計算機的資料編碼本身就是通過不同的量子態來實現的。量子位是組成量子計算機的基本單位，它們能通過量子力學的特性，為模擬計算提供傳統計算機無法獲取的優勢。
實際上，加拿大公司 D-Wave 已經發布了一款可用以工業和學術研究，並具有量子特性的晶片，但是目前還不清楚該晶片是否能達到人們對量子計算的預期。
微軟看好一種相較於 IBM 和谷歌更加早期的量子硬體。這種硬體的最大優點是能夠提供實用的量子演算法，化學和材料科學是其關注的兩個重點領域。相關研究小組最近正試圖展示一項技術——用常規計算機和小型量子計算機組成的“混合系統”來進行化學模擬。
微軟量子演算法研究組的負責人 Krysta Svore 說：“這種混合系統是分子研究的明日之星。尋找新的實用超導材料是這種系統的應用之一。有了這樣的系統，就不再需要大型量子計算機，而常規計算機對於復現超導態下電子的量子行為，是非常吃力的。”
一旦量子計算機在化學領域取得成功，則將預示著它更美好的未來。分子研究只是電腦科學家口中的“優化問題”的其中一種。優化問題，就是從許多備選方案中找到最優解，比如原子中電子的最穩定狀態，或者城市中最有效的遞送路線。
馬里蘭大學教授、量子計算初創企業 IonQ 的聯合創始人 Chris Monroe 表示，目前來說，研究人員能夠想到的量子計算機在解決優化問題中的最佳用武之地，便是化學模擬。但是，我們在優化問題（例如機器學習）上也取得了進展，而未來還會有更多。
微軟的 Svore 認為，機器學習的應用可能會相對較快實現，而用來破解加密卻可能需要很長的時間才能實現，因為相關的演算法需要非常巨大的量子處理器。
Monroe 將當前的量子計算比作早期的電晶體。而電晶體的第一次應用便是在助聽器方上面。
“他們並沒有想到現在的晶片可以排滿500億電晶體，並且能完成各種各樣的任務。”他說道，“我們現在就彷彿處於類似助聽器的那個階段。當前，我們已瞭解到有一些非常具體的應用，需要在未來據此進行持續探索。”
來自：中科院物理所