AI之后的新神：量子科技正悄悄逼近颠覆时刻！

文章来源: BBC 于 2025-11-08
在我们这些科技记者之间流传着一句老话——你要么能准确解释量子，要么能让人听懂，但你无法同时做到两者。

这是因为量子力学──物理学中一个奇特且部分偏理论的分支──是一个极其难以理解的概念。

它涉及微小粒子的奇异行为。而这种奇特的行为开启了一个全新的科学超能力领域。

量子力学令人叹为观止的复杂性或许是它不如当今科技界的明星，也就是人工智慧（AI），那样引人注目的原因之一。

尽管微软和谷歌等科技巨头近期不断发布重大的量子科技公告，但量子力学的关注度依然不高。

总的来说，我们通常想到量子技术时，往往会联想到感测器和电脑等硬件，而人工智慧则更偏向软体——它需要硬体才能运作。

如果将二者结合起来，我们或许有一天会拥有比以往任何技术都更强大的新技术。

不过，研究公司“弗雷斯特市场咨询”（Forresters）副总裁兼新兴技术首席分析师布莱恩·霍普金斯（Brian Hopkins）警告说，在这个预测中，“或许”一词本身就带有很大的不确定性。

“潜力是存在的，但最终结果如何，目前还不得而知，”他说。

“初步实验显示出前景，但所有实验都表明，我们需要更强大的量子计算机和更多创新研究，才能有效地将量子效应应用于人工智慧。”

就价值而言，两者都极具吸引力。市场研究公司麦肯锡预测，到2025年，量子领域的市值可能高达970亿美元（740亿英镑）。

同时，人工智慧的价值预计将达到数兆美元。但它们都笼罩在炒作和泡沫破裂的阴影之下。

“我以前一直认为量子运算是最被炒作的技术，直到人工智慧热潮出现，”霍普金斯先生开玩笑说。

10月中旬，分析师警告称，一些关键的量子计算股票可能会下跌高达62%，同时，关于人工智慧泡沫的讨论也越来越多。

量子计算和人工智慧还有一个共同点——误差。虽然我们现在对生成式人工智慧工具的“幻觉”已经相当熟悉，但量子计算却面临另一种误差。

这些误差的产生是因为粒子必须处于极度脆弱的状态。环境中即使最细微的变化，包括光线和噪音，都可能扰乱这种状态。

维持这种状态非常困难。本周，马斯克在X上表示，量子运算最适合在“月球上永久阴影笼罩的陨石坑”中进行。

量子电脑的外观与传统电脑截然不同。目前还没有设计蓝图，但它们的体积都非常庞大。

它们存在于实验室中，最常见的外形似乎类似于水母。

它们需要极低的温度和雷射。这种东西不太可能出现在家里，更不用说装进口袋了。

它们也颇具奢华感——研究人员发现，使用合成钻石制造量子位元（量子电脑的基本组成单元）可以使量子电脑在更接近室温的条件下运作。

奢华珠宝商戴比尔斯旗下的子公司“Element 6”声称，该公司于2020年推出了世界上第一颗通用量子级钻石。此外，该公司还与亚马逊网络服务公司（AWS）合作，致力于优化人造钻石，以用于未来的量子电脑网络。

这些机器目前都还处于起步阶段，据信全世界大约只有200台（但中国尚未透露其拥有数量）——但这并没有阻止量子专家对其潜力做出大胆预测。

“身为消费者，我们几乎会在生活的方方面面感受到量子运算的影响，”Quantinuum公司执行长拉吉布·哈兹拉（Rajeeb Hazra）在接受BBC科技生活播客采访时表示。 Quantinuum是一家估值最近达到100亿美元的量子运算公司。



“在我看来，量子计算领域的应用规模即便不比人工智慧更大，也至少与之相当。”

彼得·奈特爵士教授（Prof Sir Peter Knight）是英国顶尖的量子专家之一。他在BBC广播四台的《科学生活》节目中告诉吉姆·阿尔-哈利利（Jim Al-Khaleli）博士：“即使在最强大的超级计算机上，也需要花费宇宙年龄才能完成的计算，现在可能只需几秒钟就能完成。”

那么，一旦这些机器准备就绪，它们究竟能带来哪些改变人生的巨大改变呢？

与人工智慧一样，量子领域的大量研究也致力于改善医疗保健。

量子电脑未来或许能够轻松处理无数分子组合，从而研发出新的药物——而目前使用传统电脑完成这项过程需要耗费数年时间。

为了让您更能理解这一规模，谷歌在2024年12月发布了一款名为Willow的新型量子芯片。谷歌声称，该芯片只需五分钟即可解决目前世界上最快的超级电脑需要“10的25次方”年（即10,000,000,000,000,000,000,000,000,000）才能完成的问题。

哈兹拉表示，这可能为个人化用药铺路。届时，患者无需服用标准处方，而是获得根据其个人体质量身定制的、最有可能有效的药物。

这同样适用于更广泛的化学过程，例如更有效率地生产化学肥料的新方法，这有望极大地造福全球农民。量子感测器利用量子力学的原理进行极其精确的测量，这种感测器早已存在，并应用于原子钟。

2019年，诺丁汉大学的科学家将量子感测器整合到一个自行车头盔大小的原型设备中，并将其应用于一套新的系统中，用于对患有癫痫等疾病的儿童进行非侵入式脑部扫描。

“人类认知的基础在生命的最初几十年中奠定，但由于脑部扫描技术的局限性，我们一直以来都难以对其进行深入研究，”研究员瑞安·希尔（Ryan Hill）当时表示。

“一个特别棘手的问题始终是运动，因为传统的大型固定式扫描仪总是要求患者保持完全静止。”

“这不仅无法准确反映大脑在自然环境下的运作情况，而且还严重限制了哪些人可以接受扫描，其中儿童面临的挑战最大。”

去年，伦敦帝国学院的科学家在伦敦地铁网络上试用了一种替代GPS卫星导航的系统，称为“量子罗盘”。

GPS在地铁中无法运作，但这种系统可以——其理念是，无论地面还是地下，它都能更精确地追踪和定位世界各地的物体，而GPS讯号容易受到阻挡、干扰和天气的影响。

“英国经济每天依赖GPS进行价值10亿英镑的定位、导航和授时——这通常被认为是国防需求——但我们所有的金融交易都需要时间戳进行认证，”英国国家量子计算中心主任迈克尔·卡斯伯特博士（Michael Cuthbert）说道。

“利用量子钟、陀螺仪和磁力计，我们可以增强关键导航系统抵御干扰和欺骗的能力。”

英国国家电网公司正在投资量子技术研究，以探索其能否帮助解决所谓的“负载削减”问题——即如何根据即时需求波动，最大限度地提高数千台来自不同能源的发电机的输出功率，从而避免停电。



两个亚洲男性站在量子电脑前

此外，空中巴士与英国量子技术公司IonQ合作，测试基于量子技术的演算法，旨在更有效率地将货物装载到飞机上。如果飞机的重心发生微小的偏移，就可能导致飞机额外消耗数千公斤的燃料。

目前为止一切顺利——但我们也需要谈谈秘密。

人们普遍认为，现有的加密方式——也就是我们储存个人资料和官方机密的方式——终有一天会被量子技术破解。量子技术能够在极短的时间内遍历所有可能的组合，直到资料被解密。

众所周知，各国已经开始互相窃取加密数据，以期有朝一日能够解码。

“这叫做‘先收集，后解密’，”萨里大学的网络安全专家艾伦·伍德沃德教授（Alan Woodward）说。

“破解现有公钥加密的理论，有待于真正可运作的量子电脑的出现，”他补充道。

“威胁如此之大，以至于人们普遍认为现在就需要引入抗量子加密技术。”

这种计算机出现的那一刻，有时被称为“Q日”。关于量子加密技术何时到来，各方估计不一，但“弗雷斯特市场咨询”公司的布莱恩·霍普金斯表示，它可能很快就会到来——大约在2030年左右。

像苹果和安全通讯平台“Signal”（讯号）这样的公司已经推出了他们认为的后量子加密金钥，但这些金钥无法追溯应用于以传统方式加密的现有资料。

而这已经是一个问题。去年10月，英国情报、安全和网络机构“英国政府通讯总部”（GCHQ）前密码设计主管丹尼尔·修（Daniel Shiu）告诉《星期日泰晤士报》，“几乎所有英国公民的数据都可能在中国国家支持的网络攻击中遭到泄露”，这些数据已被收集起来，等待着被解密和研究的那一天。