26、量子计算与人工智能的现状、挑战与未来

量子计算与人工智能的现状、挑战与未来

1. 量子计算的现状与挑战

1.1 硬件挑战

• 数据加载与QRAM ：对于大数据类型的用例，将大量数据加载到量子计算机，特别是量子随机存取存储器（QRAM）中是一项挑战。而且，QRAM结构的设计和有效实现并非易事，仍是量子计算机硬件设计方面的一大难题。
• 冷却需求 ：某些类型的量子计算机需要冷却到接近0开尔文的温度，目前这样的低温冷却基础设施无法在办公室或家庭中安装。
• 去相干问题 ：为了进一步增加量子计算机中量子比特的数量，需要缓解去相干问题，以便计算能够长时间运行。

1.2 软件挑战

需要创建能够作为开发量子计算机软件的高效平台的软件。从软件角度来看，需要对整个软件栈进行增强，包括操作系统、系统管理软件组件以及运行时环境，以便研究人员和开发人员能够有效地构建商业软件解决方案。

1.3 发展阶段

目前量子计算仍处于早期阶段，预计大约到2030年，量子计算的应用才会变得普遍。主流和企业采用量子计算机预计还需要5 - 10年。

1.4 未来架构

虽然量子计算有望为组合式人工智能问题提供显著的性能提升，但目前尚不清楚量子计算机是否会取代所有传统计算系统。未来量子计算可能会采用混合硬件架构，量子芯片将作为特定工作负载的加速器，为特定类型的人工智能用例提供专门的加速。不过，这种混合架构还需要解决量子芯片与系统其他部分之间的通信和数据传输问题。