量子計算最大問題，依然沒有答案

（圖源：量子號）

量子計算誕生數(shù)十年來，人們始終相信，它終將改變計算世界。

從“量子優(yōu)越性”到“實用量子計算”，每一次重大宣布都會引發(fā)全球關(guān)注，也伴隨著激烈爭議。

據(jù)The Verge 2026年7月1日一篇深度報道，目前各國政府和科技巨頭再次加速押注，但一個最基本的問題，依然沒有答案……

本文6200多字，目錄如下：

第一章 | 量子計算的現(xiàn)實圖景

1. 巨頭與國家押注量子賽道

2. 量子計算 VS 經(jīng)典計算

3. 各種“量子比特路線”之爭

第二章 | 理想很大，現(xiàn)實很遠

4. 最可能的用途：分子模擬

5. “后量子密碼學”悖論

6. 量子計算機仍遠未“成型”

第三章 | 持續(xù)十多年的“量子熱”

7. 投資熱潮仍在持續(xù)

8. 最著名也最具爭議的突破

9. 谷歌再稱實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”

第四章 | 真正的突破在幕后

10. 重要進展集中在兩個方向

11. 量子比特正在變得更穩(wěn)定

12. 近兩年最大進展：量子糾錯

13. 用最少量子比特實現(xiàn)糾錯

第五章 | 微軟“馬約拉納粒子”之爭

14. 關(guān)于“馬約拉納粒子”

15. “最基本的東西都沒實現(xiàn)”

16. “證據(jù)不足以支撐其結(jié)論”

17. “這還不能稱為一種技術(shù)”

第六章 | 量子計算真正用途是什么？

18. 各公司仍在繼續(xù)擴大規(guī)模

19. 科學家給出了不同時間表

20. 仍然沒有答案

The Verge報道截圖

第一章

量子計算的現(xiàn)實圖景

直到今天，科學界仍然沒有看到任何一臺量子計算機能夠明確完成一個具有實際用途的任務(wù)。

現(xiàn)有設(shè)備規(guī)模仍然太小，錯誤率過高，無法解決任何具有商業(yè)價值的問題。

但這并沒有阻止圍繞量子計算的競爭與承諾持續(xù)升溫。

1.

巨頭與國家押注量子賽道

美國總統(tǒng)的科學顧問在6月22日表示，唐納德·特朗普希望在2028年前擁有一臺“足以支持科學發(fā)現(xiàn)的量子計算機”，并通過新的行政命令推動美國量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以在與對手國家的競爭中加速進展。

與此同時，企業(yè)也在不斷強化這一敘事。

微軟在6月宣布了一款名為“馬約拉納二號”（Majorana 2）的新量子計算芯片，聲稱該芯片代表了硬件層面的重大進展，并將其實現(xiàn)“可擴展、實用量子計算機”的時間表推進至2029年。

但這一聲明迅速遭到獨立研究人員的批評。

圣安德魯斯大學物理學家、長期批評微軟量子路線的亨利·萊格（Henry Legg）直言：

“這完全是胡說八道。”

萊格剛剛于6月24日在《自然》（Nature）發(fā)表論文，批評微軟一年前的量子計算主張（論文審稿周期較長），并指出其研究論文與對外新聞稿之間存在明顯不一致。《自然》也刊登了微軟方面的回應(yīng)。

隨著爭論持續(xù)發(fā)酵，量子計算的發(fā)展軌跡呈現(xiàn)出一種混亂狀態(tài)：企業(yè)高調(diào)宣布突破，學術(shù)界隨即反駁，隨后又出現(xiàn)新的爭議，而美國總統(tǒng)則設(shè)定越來越激進的目標。

研究人員確實在推進量子計算，但進展大多是漸進式的、復雜且難以被公眾直觀理解的。

與此同時，這一領(lǐng)域的成本極其高昂。

過去十年間，谷歌、IBM、亞馬遜、微軟，以及大量國家政府和初創(chuàng)公司已向量子計算投入數(shù)十億美元。

支持者認為，這項技術(shù)將推動醫(yī)學發(fā)現(xiàn)，并在材料科學與機器學習領(lǐng)域帶來突破。

與此同時，許多國家安全專家則將其視為美國與對手國家之間“新冷戰(zhàn)式科技競爭”的關(guān)鍵領(lǐng)域。

2.

量子計算 VS 經(jīng)典計算

量子計算的核心承諾在于：它能夠執(zhí)行一種與經(jīng)典計算機完全不同的數(shù)學類型。

經(jīng)典計算機使用“比特（bit）”，而量子計算機使用“量子比特（qubit）”。

量子比特以“概率”而非0和1來表示信息。

可以將量子比特理解為一枚在空中旋轉(zhuǎn)的硬幣：在落地之前，它既不是正面，也不是反面，而是兩種狀態(tài)的概率疊加。

分子結(jié)構(gòu)或光合作用等自然過程本質(zhì)上具有概率性，因此在理論上更適合由量子計算機模擬，而非經(jīng)典計算機。

但反過來，量子計算機并不擅長處理電子郵件、文字處理等傳統(tǒng)計算任務(wù)。

3.

各種“量子比特路線”之爭

不同公司采用不同材料制造量子比特。

多位物理學家表示，目前領(lǐng)先的方案包括：

• 中性原子量子比特

• 離子量子比特

• 超導電路量子比特

具體來看：

• 谷歌與IBM使用基于超導電路的量子比特

• 與霍尼韋爾相關(guān)的Quantinuum使用單個鋇離子構(gòu)建量子比特

• 波士頓初創(chuàng)公司QuEra使用單個銣原子構(gòu)建量子比特

• 微軟則提出基于“馬約拉納粒子（Majorana particle）”的量子比特方案，其結(jié)構(gòu)是通過連接超導體的細納米線實現(xiàn)

然而，這一方案本身仍存在巨大爭議。

一些專家甚至質(zhì)疑：微軟所宣稱的“馬約拉納粒子”是否真的存在。

正如一位研究者所說：

“這整個馬約拉納技術(shù)，還不是一種技術(shù)。”

在這些不同路線中，各家公司實際上是在“什么都試一遍”，試圖找到既精確又可擴展的量子硬件路徑。

第二章

理想很大，現(xiàn)實很遠

4.

最可能的用途：分子模擬

理論研究認為，量子計算機可能在某些任務(wù)上遠超超級計算機。

其中最被廣泛引用的方向是：分子模擬。

如果能夠精確模擬分子行為，可能幫助開發(fā)：

• 新型電池材料

• 新藥物

• 新型化學結(jié)構(gòu)

但這一切仍停留在理論層面。

5.

“后量子密碼學”悖論

量子計算的另一個著名應(yīng)用設(shè)想是網(wǎng)絡(luò)安全。

1994年，計算機科學家彼得·肖爾提出了著名的“肖爾算法”，表明量子計算機可以高效分解大整數(shù)，從而破解廣泛使用的RSA加密體系。

RSA加密被廣泛用于銀行系統(tǒng)與電子郵件通信。

這一潛在能力促使密碼學界發(fā)展“后量子密碼學”，以構(gòu)建即使面對量子計算機也安全的加密體系。

不過，這一轉(zhuǎn)向也帶來一個悖論：

這些新的加密系統(tǒng)本身并不依賴量子計算機即可設(shè)計完成，因此“量子計算推動密碼學進步”的邏輯并不完全成立。

美國政府也在推進相關(guān)遷移計劃。6月22日，特朗普簽署行政命令，要求政府系統(tǒng)在2030或2031年前遷移至后量子密碼體系。

6.

量子計算機仍遠未“成型”

當前的量子計算機（例如谷歌的Willow芯片）仍然只是非常早期的硬件原型：

• 無法破解RSA

• 無法進行藥物級分子模擬

• 只能執(zhí)行極其有限的實驗性任務(wù)

未來設(shè)想中的量子計算機將不會是個人設(shè)備，而更可能是：

• 由多個芯片組成的數(shù)據(jù)中心

• 或嵌入超級計算機的專用加速單元

• 通過云端訪問的專業(yè)計算資源

波士頓大學物理學家德里斯·塞爾斯（Dries Sels）指出：

“它是一種具有非常特定用途的計算機。”

但問題在于：這個“用途”到底是什么，目前仍不清楚。

第三章

持續(xù)十多年的“量子熱”

7.

投資熱潮仍在持續(xù)

今年6月，IBM宣布，未來五年將向量子計算投資超過100億美元（約合人民幣679億元）。

和微軟一樣，IBM也計劃在2029年前建成更大規(guī)模的量子計算機。

企業(yè)投資的背后，還有公共資金的大規(guī)模注入。

今年5月，特朗普政府宣布，將向9家量子計算公司提供總計20億美元（約合人民幣136億元）資金支持，其中IBM將獲得10億美元（約合人民幣68億元）。

事實上，這種循環(huán)已經(jīng)在量子計算的發(fā)展歷史上反復出現(xiàn)：

企業(yè)宣布重大突破；獨立研究人員質(zhì)疑宣傳過度；投資者卻繼續(xù)向這一行業(yè)投入資金。

8.

最著名也最具爭議的突破

2019年，谷歌宣布，其量子計算機完成了一項速度超過當時最強超級計算機的計算任務(wù)，這一成果后來被稱為“量子優(yōu)越性”。

當時，公司甚至使用了“量子霸權(quán)”這一說法來形容這一成果。

但今天，學術(shù)界普遍認為，那項實驗只是生成隨機數(shù)，并沒有任何實際應(yīng)用價值。

即便如此，根據(jù)麥肯錫的統(tǒng)計，僅2020年的量子計算投資，就占到了此前整個行業(yè)累計投資總額的三分之一。

9.

谷歌再稱實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”

去年10月，谷歌再次宣布實現(xiàn)了一項新的“量子優(yōu)越性”實驗。

研究人員利用量子計算機模擬了由15個和28個原子組成的分子，在特定條件下研究其磁性行為。

谷歌在新聞稿中表示：

“這一實驗證明，量子計算機能夠在真實硬件上成功運行可驗證算法，并超越最快的經(jīng)典超級計算機。”

然而，這項成果再次引發(fā)爭議。

波士頓大學物理學家德里斯·塞爾斯認為，這項實驗確實體現(xiàn)了谷歌對量子計算機的高精度控制能力，但實驗本身經(jīng)過了專門設(shè)計，其目的就是為了展示“量子優(yōu)越性”，而不是解決真正有價值的問題。

他說：

“它并沒有模擬任何真正有趣的東西。”

“如果他們模擬的是經(jīng)典計算方法多年都解決不了的問題，那才更有意義。”

塞爾斯還質(zhì)疑，谷歌是否真的擊敗了所有經(jīng)典計算機。

雖然目前他所知道的還沒有人利用超級計算機去重新驗證谷歌的實驗，但他認為，這在技術(shù)上完全可行，因為他過去就曾推翻過類似的“量子優(yōu)越性”聲明。

不過，他也認為，這件事本身并不值得投入大量精力。

他說：

“這些問題設(shè)計得太刻意了，我們其實并不想花時間去做。”

過去，他曾覺得自己有責任去驗證這些聲明，以制衡行業(yè)宣傳，但如今，這類工作已經(jīng)無法激發(fā)他的科研興趣。

他甚至調(diào)侃道：

“除非有人愿意給我?guī)资畠|美元，否則我不會去做。”

面對塞爾斯的批評，谷歌依然堅持自己的觀點。

谷歌發(fā)言人杰森·弗賴登費爾茲（Jason Freidenfelds）表示：

“谷歌2025年發(fā)表于《自然》的成果，是首次在真實硬件上實現(xiàn)可驗證量子優(yōu)越性的演示。”

他表示，公司從未宣稱該成果具有立刻可用的實際應(yīng)用，而是認為它對于核磁共振研究具有意義，同時也是邁向?qū)嵱昧孔佑嬎憧焖龠M展的重要標志。

第四章

真正的突破在幕后

10.

重要進展集中在兩個方向

圍繞各種爭議的輿論，很容易掩蓋量子計算真正取得的技術(shù)進步。

長期以來，這一領(lǐng)域最大的技術(shù)瓶頸一直是量子比特本身。

量子比特無法完美執(zhí)行計算操作，而且隨著算法越來越長，誤差會不斷累積。

這也是量子計算最核心的問題：

任何真正有價值的應(yīng)用，都需要執(zhí)行很長的算法；而算法越長，量子計算機累積的錯誤就越多。

因此，過去幾年真正的重要突破，主要集中在兩個方向：

• 提高量子比特自身穩(wěn)定性；

• 提高量子糾錯能力。

11.

量子比特正在變得更穩(wěn)定

研究人員首先提升了量子比特保存信息的時間。

保存信息時間越長，就意味著可以執(zhí)行更多計算步驟，從而運行更復雜的算法。

去年11月，普林斯頓大學物理學家安德魯·豪克（Andrew Houck）及其團隊報告稱，他們制造出一種新的超導量子比特，其信息保持時間達到此前世界紀錄的三倍。

他們的關(guān)鍵改進來自芯片制造工藝。

研究團隊使用了純度更高的材料制作量子比特所依附的多層基底，并更加嚴格控制芯片沉積過程和制造溫度。

豪克表示：

“所有這些改進，其實都是非常細微的調(diào)整。”

12.

近兩年最大進展：量子糾錯

除了硬件本身之外，過去兩年最大的進展來自量子糾錯。

塞爾斯表示：

“過去幾年量子糾錯取得的進展，是整個領(lǐng)域最令人興奮的發(fā)展。”

與此同時，研究人員也發(fā)展出能夠在量子計算運行過程中持續(xù)修正錯誤的方法。

其核心思想是：

過去，一個量子比特保存一份信息；如今，則使用多個量子比特共同編碼同一份信息。

研究人員把這種經(jīng)過糾錯后的信息單元稱為“邏輯量子比特”，而組成它們的單個量子比特則稱為“物理量子比特”。

13.

用最少量子比特實現(xiàn)糾錯

目前，各家公司正競相降低一個邏輯量子比特所需的物理量子比特數(shù)量。

因為所需數(shù)量越少，就越容易擴大整臺量子計算機的規(guī)模。

目前公開披露的進展包括：

• 2024年，谷歌使用105個物理量子比特構(gòu)建出一個邏輯量子比特。

• 2025年，IBM宣布只需12個物理量子比特即可實現(xiàn)一個邏輯量子比特。

• 同年，亞馬遜宣布將這一數(shù)字降低至9個。

• 當年年底，Quantinuum進一步宣布，僅需2個物理量子比特即可形成一個邏輯量子比特。

正是在這一背景下，微軟有關(guān)馬約拉納路線的爭議變得尤為關(guān)鍵。

第五章

微軟“馬約拉納粒子”之爭

14.

關(guān)于“馬約拉納粒子”

微軟此次備受爭議的發(fā)布，也把量子糾錯推到了討論的中心。

微軟聲稱，他們制造出了一種由電子形成的特殊對象——馬約拉納粒子。

這種粒子早在理論上就被預言存在。

按照微軟的方案，它應(yīng)當出現(xiàn)在一種極細的納米導線中。這根導線由半導體砷化銦制成，并與超導體連接。

理論認為，在特定實驗條件下，這根比頭發(fā)絲還細得多的導線中的電子，會形成一種集體“舞蹈”，開始共同表現(xiàn)得像一種新的粒子——馬約拉納粒子。

研究人員進一步推測，這種粒子構(gòu)成的量子比特，發(fā)生錯誤的概率將低于其他類型的物理量子比特，因此更容易實現(xiàn)大規(guī)模擴展。

然而，這一切的前提是：馬約拉納粒子真的被制造出來了。

而這一點，正是爭議的焦點。

15.

“最基本的東西都沒實現(xiàn)”

亨利·萊格認為，微軟根本沒有成功制造出馬約拉納粒子，而這恰恰是其整個量子計算路線最基礎(chǔ)的組成部分。

他表示，微軟采用的方法存在“根本性問題”，這些問題其實在去年發(fā)布的馬約拉納一號（Majorana 1）芯片上就已經(jīng)存在。

談到微軟近年來不斷宣傳“幾年，而不是幾十年”就能實現(xiàn)實用量子計算時，萊格諷刺道：

“我覺得更接近‘幾個世紀，而不是幾十年’。”

面對批評，微軟毫不退讓。

微軟量子計算負責人切坦·納亞克（Chetan Nayak）在接受采訪時表示：

“我們百分之百相信自己的結(jié)果，也堅持我們的技術(shù)路線圖。”

隨后，他又通過電子郵件進一步回應(yīng)稱：

微軟發(fā)表的論文已經(jīng)證明，他們能夠創(chuàng)造并控制馬約拉納粒子。

他還表示，萊格并沒有提出一種能夠解釋微軟全部實驗數(shù)據(jù)的替代模型。

16.

“證據(jù)不足以支撐其結(jié)論”

不過，在萊格看來，微軟提供的證據(jù)并不足以支撐其結(jié)論。

他說，微軟認為能夠證明馬約拉納粒子存在的實驗信號，也完全可能來自另一種現(xiàn)象——量子點（quantum dot）。

量子點同樣由電子形成，但對微軟所追求的量子計算方案并沒有幫助。

此外，微軟目前公布的數(shù)據(jù)僅來自一臺實驗設(shè)備。

萊格希望看到的是，在多塊不同芯片上重復獲得同樣結(jié)果。

為了說明這一點，他用了一個頗具諷刺意味的比喻：

“如果你不停地在烤面包片上尋找耶穌，總有一天你會找到。”

“但找到那一片面包，并不意味著你真的經(jīng)歷了某種神跡。”

納亞克隨后再次回應(yīng)稱：

“雖然我們感謝這種宗教般的熱情，但過去幾年，我們的數(shù)據(jù)始終持續(xù)支持我們的技術(shù)路線圖。”

他表示，微軟期待推出全球第一臺量子計算機，并與全世界分享這一成果。

17.

“這還不能稱為一種技術(shù)”

微軟之所以遭遇如此強烈的質(zhì)疑，還與此前的一段歷史有關(guān)。

2021年，《自然》撤回了一篇由微軟相關(guān)研究人員發(fā)表的論文。

那篇論文曾宣稱獲得了制造馬約拉納粒子的強有力實驗依據(jù)。

這一事件至今仍影響著學術(shù)界對微軟相關(guān)工作的信任。

滑鐵盧大學研究人員拉吉布爾·伊斯蘭（Rajibul Islam）表示：

“整個馬約拉納技術(shù)，現(xiàn)在還不能稱為一種技術(shù)。”

對此，納亞克回應(yīng)稱：

“我們已經(jīng)在利用這些系統(tǒng)進行計算，并期待未來充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢，構(gòu)建真正的量子計算機。”

第六章

量子計算真正用途是什么？

18.

各公司仍在繼續(xù)擴大規(guī)模

對于那些學術(shù)界一致認可存在的量子比特技術(shù)，各家公司目前都在繼續(xù)推進更大規(guī)模的系統(tǒng)。

IBM計劃在2029年前建成一臺數(shù)據(jù)中心規(guī)模的量子計算機，其中包含200個邏輯量子比特，也就是經(jīng)過量子糾錯的量子比特。

Quantinuum則提出，到2030年前建成擁有數(shù)百個邏輯量子比特的量子計算機。

這些目標相比今天的設(shè)備，無疑都將實現(xiàn)大幅提升。

但問題仍然存在：

它們究竟能夠完成什么真正有價值的任務(wù)？

塞爾斯坦言，即使現(xiàn)在有人送給他一臺擁有幾百個糾錯邏輯量子比特的量子計算機，他也未必知道應(yīng)該拿它來做什么。

他說：

“我一直半開玩笑地說，如果現(xiàn)在有人給我一臺擁有幾百個（糾錯）量子比特的計算機，我也不確定我們到底會用它來做什么。”

19.

科學家給出了不同時間表

即使是對量子計算持樂觀態(tài)度的研究人員，對于它何時真正產(chǎn)生實際價值，也有著完全不同的預測。

倫敦國王學院研究人員埃莉諾·克蘭（Eleanor Crane）最近獲得了使用谷歌量子計算機的機會。

她計劃利用這臺設(shè)備模擬一個簡單模型，研究光子與電子之間的相互作用。

這一過程廣泛存在于太陽能電池和光合作用中。

她表示：

“如果我們能夠理解這一過程，不僅能夠理解自然界正在發(fā)生什么，也能夠知道如何制造更好的太陽能電池。”

克蘭認為，到2028年，研究人員就能夠利用量子計算機完成真正具有科學價值的模擬。

而普林斯頓大學的豪克則認為，這更可能發(fā)生在2035年之前。

在破解RSA加密方面，兩人的預測也并不一致。

克蘭認為，量子計算機可能在2030年前具備這一能力。

伊斯蘭則認為，至少還需要十年時間。

20.

仍然沒有答案

萊格則更加悲觀。

他認為，人們低估了量子計算規(guī)模化過程中面臨的根本困難。

他說：

“沒有任何證據(jù)表明，目前任何一種技術(shù)路線能夠在未來十年，甚至未來二十年左右，擴展到真正能夠完成有用量子計算所需要的規(guī)模。”

盡管研究人員已經(jīng)朝著實用量子計算邁出了不少重要一步，但一個最根本的問題至今仍沒有明確答案：

量子計算機真正應(yīng)該用來做什么？

正如伊斯蘭最后所說：

“這仍然是一項非常早期的技術(shù)。”

“如果你問我，量子計算機究竟有什么用，我不知道有什么應(yīng)用是可以百分之百確定會成功的。”

參考資料：

"What is a quantum computer good for? Absolutely nothing — yet" by Sophia Chen, The Verge, Published Jul 1, 2026, 12:00 AM GMT+8

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