量子存储器缺位，撼动量子计算商业前景
过去十年，量子计算被视作下一次科技跃迁的旗舰：密码学顷刻瓦解、药物设计一日千里、气候模型迎刃而解。
尽管量子计算长期被视为信息技术的“下一个前沿”，但在现实的工程挑战面前，其商用愿景正变得日益遥远。缺乏可扩展、可容错的量子存储系统，是横亘在量子计算通往实际应用之间的根本性障碍之一。
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在过去十余年，全球各大研究机构和企业巨头在量子计算领域投入了巨额资金。据估算，全球范围内已有近400亿美元用于量子技术研发，而主要国家的政府也在进一步拨款，力求在所谓的“量子霸权”竞赛中取得领先。然而，这场投资热潮至今未能产出一个真正具备商用潜力的量子计算系统。当前发布的系统，例如IBM所展示的1121量子比特处理器“Quantum Condor”，仍远未达到实用阶段所需的规模、精度与稳定性。
IBM的1121量子比特处理器“Quantum Condor”
缺位的“存储器”
传统计算体系依赖两个核心组成部分：处理器和存储器。前者承担计算任务，后者则提供数据的暂存与调取支持。对于量子计算而言，虽然已有一定规模的量子处理器问世，但“量子存储器”仍然停留在理论与实验阶段，缺乏任何可持续、可编程的工程实现。
商用 CPU 和 内存条
量子存储的根本难点来自量子物理本身。根据“无克隆定理”，量子态无法在不被破坏的前提下进行复制或读取。这意味着，哪怕是捕捉并保存一个量子比特的状态，也将面临严重的噪声干扰、退相干效应和高误码率等问题。即便实验室中可在极端条件下保持数秒相干性的试验取得了局部成果，但距离构建一个可反复编程、支持百万次存取操作的大规模非易失性量子存储系统，仍有根本性差距。
量子实验室
目前为止，尚未有任何实验能够在实际条件下实现在量子网络中高效、准确地传输和存储量子比特状态。大量研究集中于如何捕捉并稳定少量量子比特，但在存储架构方面的系统性推进仍非常有限。可以预见，没有结构性突破，构建类似于经典动态RAM那样的量子RAM仍属空谈。
纠错机制未解，精度瓶颈难破
商用计算的前提之一是结果的可重复性与确定性。在这一点上，量子计算仍存在严重缺陷。即便使用最先进的纠错算法，也无法有效抵消当前量子比特系统中千分之一数量级的错误率。与此相比，经典数字系统的误码率可以达到十亿分之一甚至更低，这种数量级的差异决定了量子系统在处理对精度要求极高的应用时，难以胜任。
量子纠错算法
加密破解被认为是量子计算最具颠覆性的潜在应用之一。以Shor算法为例，其理论上能够在多项式时间内分解大整数，从而威胁现代公钥密码体系。然而，实现该算法所需的纠错量子比特数量高达两千万个，是当前最先进系统规模的两万倍。在缺乏容错支持和稳定内存的条件下，这类应用仍停留在设想阶段。
此外，Grover算法等加速搜索类量子算法也受到类似制约。没有足够规模和精度的量子资源支持，它们无法对经典系统构成现实竞争压力。
混合架构的尝试与局限
有观点提出，混合架构或许能在一定程度上缓解量子系统的劣势，即以经典CMOS芯片负责控制与存储部分，辅以量子处理器执行特定计算任务。然而，这类架构并不能根本解决量子系统的核心瓶颈。量子态与数字比特之间存在不可消除的精度鸿沟，无法直接替代经典架构在稳定性与规模扩展方面的优势。更重要的是，在当前条件下，混合方案的计算速度不仅不能超越经典系统，甚至在密码分析等高强度任务中表现不佳。
微软推出的混合量子计算架构
商业化幻象背后的冷现实
量子计算的长期研究无疑推动了基础科学的发展，为物理、数学和信息工程等学科提供了全新视角。大量高水平论文和新算法不断涌现，也催生了一批新兴企业与投资机构的兴趣。然而，从目前的发展路径来看，除非在可扩展、可容错的量子存储器方面取得关键性突破，量子计算将难以突破实验室应用的边界，商业化仍将是一个遥远甚至不现实的目标。
实验室中通过极低温和真空环境运行的演示系统，虽足以在物理层面验证某些量子行为，但离构建一台具备实际价值、能广泛部署的通用量子计算机，尚有极长的路要走。对加密威胁、商业用途以及科研突破的期望，若过分超前于技术现实，反而可能在未来导致泡沫破裂。
洛克希德·马丁公司购买了一款D-Wave量子计算机，计划把它升级到商用规模。
抗量子密码的产业应对
尽管量子计算尚未具备直接威胁现有加密体系的能力，但在安全领域，部分先行企业已经开始采取技术储备与风险应对措施。中安云科便是其中的代表之一。作为一家聚焦于密码安全技术的企业，其在量子计算尚未商用的阶段，已率先布局抗量子密码算法的研发与应用。这一做法不仅体现出对未来安全趋势的前瞻判断，也呼应了国家在推动密码技术自主可控方面的政策导向。
抗量子密码，又称“后量子密码”，是指能够抵御量子计算攻击的新一代加密算法体系。相比传统RSA、ECC等体系，后量子算法更强调在量子环境下的生存能力。中安云科通过将抗量子算法嵌入到商用密码产品体系中，为政务、金融、通信等关键领域提供了兼容性强、升级无感、安全等级更高的密码解决方案。其推广路径也体现出一种渐进式更新逻辑——在不破坏原有系统架构的基础上，逐步替换为具备量子抵御能力的安全模块。
在当前阶段，这种“未雨绸缪”的产业实践，虽不一定立即见效，却是保障长期数字安全的必要准备。相较于过度渲染量子计算的神话，现实中的密码产业或许更需要脚踏实地的技术推进与标准建设。
参考资料
【1】Error Correction in Computer Networks
【2】Quantum Error Correction: Time to Make It Work ——BY MICHAEL J. BIERCUK
THOMASM.STACE
【3】量子计算机将带来速度革命——《纽约时报》
【4】微软官宣，推出混合量子计算架构——BY 量子客
【5】IT新语｜赛迪顾问：抗量子密码：直面量子计算挑战，构筑网络安全新防线（2024年第11期（总第17期））