量子技术是最不为人们所了解、但却最有希望在未来几年颠覆商业和产业的进步技术之一。
很少有像量子信息科学市场这样小的市场能引起如此热烈的讨论。上周，根据Hyperion Research在圣克拉拉举行的Q2B硅谷会议上发布的年度量子计算（QC）市场更新报告，2023年全球量子市场规模为8.48亿美元，预计2026年将达到约15亿美元；欧洲风险投资公司Quantonation的合伙人奥利维尔·托诺（Olivier Tonneau）表示，研究人员预计，到2040年，量子计算将创造8500亿美元的市场价值。
Hyperion研究公司首席量子分析师鲍勃·索伦森（Bob Sorensen）介绍了市场更新情况，他表示：“我认为，积极的市场预测是合理的，即使不是强有力的预测。”
Hyperion Research首席量子分析师鲍勃·索伦森（Bob Sorensen）
“随着QC处理器供应商、有针对性的经典控制系统供应商、QC系统集成商、软件编程公司以及越来越多的特定行业QC应用开发商带来更多机会，QC生态系统正变得越来越复杂和细化。所有这一切都使得量子计算成为一个更具吸引力的计算选择。”
与以往的数字创新不同，量子技术不可能由创始人一个人奇思妙想地创造出来。即使有了合适的机器和大型机构多年来资助的研究项目，量子技术仍将面临众多挑战，包括开发具有商业价值的用例。
“量子技术虽然还处于起步阶段，但已经取得了巨大进步。”托诺说：“早期投资者需要了解科学，知道什么是可能的，以评估技术路线图是否合理和健全。”
令人唏嘘的是，量子计算领域还存在许多不确定因素，从确定什么是量子“晶体管”（如首选量子比特模式），到实施所需的纠错和扩大系统规模，以及最终建立量子算法和应用库，以实现量子计算的诱人承诺。
不确定的是量子信仰者之间的全球竞赛，包括政府、公司和学术界都在追逐这一目标。例如，美国已经在12月初重新授权了《国家量子计划法案》的第二个五年计划。
半导体革命是现代电子工业的基础，许多地区（无论大小）在错过了半导体革命之后，都纷纷加入量子革命的行列，以免错失良机。
目前，量子计算生态系统大致保持着双模式的性质，几家巨头和许多小公司都在争夺主导权：24家受访公司的总收入（不只是量子收入）超过100亿美元，39家低于1500万美元。只有两家公司的量子收入超过5000万美元，66家公司的长尾（不规则）收入低于100万美元，更广泛地代表了有抱负的QC市场。
一个相对较新的观点是对部署内部量子系统持更加乐观的态度。IBM和D-Wave过去都曾在用户设施中部署过自己的系统，但没有部署过其他系统。就在今年，QuEra（基于中性原子的量子比特）和IonQ（捕获离子量子比特）都宣布了提供内部部署系统的计划。
可以预见的是，他们正在规划量子集成商的业务模式，以协助将量子系统部署和集成到数据中心。
索伦森说：“至少在我看来，内部安装QC的积极前景是显而易见的。尽管目前通过云访问QC有许多优势（即用即付选项、轻松切换量子比特模式和供应商的能力以及探索阶段相对较低的资本支出要求），但QC最终用户公司对使用内部QC的兴趣会越来越大，他们有各种理由使用内部QC：其中包括需要保护专有信息、加速紧密集成的混合量子/经典算法、确保全天候访问特定机器，以及在QC使用率较高的情况下，确保采用比云访问替代方案成本更低的设置。”
“尽管如此，需要解决的问题包括购买与租赁，尤其是在硬件发展迅速的今天，决定采用哪种量子模式、架构和供应商，以及将内部QC有效集成到现有经典HPC生态系统中的能力。”
与以往的研究一样，尽管金融服务部门的排名有所下降，但最主要的目标部门仍然保持稳定。
未来的QC最终用户对需求驱动因素的态度非常有趣，因为它们反映了人们日益认识到传统的HPC硬件模式已陷入困境。
综上所述，QC用户的预算预期也有所上升。
总的来说，Hyperion Research和索伦森对量子计算前景的看法是积极的。
他说：“目前，量子计算领域的创新范围很广，人们对哪种量子硬件和软件最终会占据主导地位存在很多疑问。然而，一项可行的技术，尤其是一项可能极大地重新定义像传统IT行业这样影响深远且根深蒂固的技术的可靠标志是，学术界、政府和大量商业实体都在进行探索。”
“所有这些都确保了每一个经过深思熟虑的量子方案都有机会大放异彩，但前提是它必须证明自己的优点。会有一系列公司进入市场，有些会离开，有些会合并，有些会转向新的机会。但只要创新的总体范围保持上升趋势，QC行业的未来前景就会很好。”
一个新的考虑因素是法律硕士的出现，以及对流入量子生态系统的努力和资金会产生什么影响的担忧。目前，量子界似乎并不太担心。还应该指出的是，很多人都在努力利用LLM作为量子计算的教育工具以及编码辅助工具，使开发人员无需掌握量子专用工具就能为量子计算机编写代码。
IBM 量子副总裁杰伊·甘贝塔（Jay Gambetta）对此表示：“我们认为使用量子计算的全部力量将由生成式人工智能提供动力，以简化开发人员的负担。”
与所有量子计算事物一样，谨慎行事是明智之举。例如，Hyperion将其前景描述为估计，而非确定的预测；在逐渐凝聚的量子版图拼图中，仍有许多移动的碎片。
那么，又是谁正在参与量子市场呢？
去年一年，Unitary Fund再次对各类量子用户进行了社区调查，以帮助行业更好地了解用户是谁、使用哪些工具以及他们正在使用的软件以及生态系统的优势和需求。
该调查涵盖的领域包括用户人口统计、使用的编程语言、经验水平、使用的云服务、OSS（开源软件）开发和研究、社区和资源、多样性和包容性等。12月，它们发表了最新的统计结果。
量子领域参与者的角色与背景
参与调查的人员国籍信息（仅列举人数最多的前十大选项）
现在，大多数量子开放源码软件用户是研究人员（53.8%），但也有相当大的群体认为自己是开发人员（39%）、学生（27.5%）、业余爱好者（16%）和教育工作者（12%）。
这些数据说明，在开放源码软件的量子用户和开发者中，兴趣和子群体的异质性是均衡的；近45%的受访者没有量子研究背景。
参与人数最多的国家仍然是美国（25%），其中英国的参与人数最多，从去年的9%上升到 13%。印度（10%）、加拿大（7%）和德国（4.5%）位列前五。欧盟国家约占18个。
总共有56个国家参与了调查，这说明该领域的普及程度和热情持续高涨。在社区包容性方面，约43%的受访者年龄在25-34岁之间，23%的受访者年龄在25岁以下（但18岁以下的受访者不到1%）。
约91%的受访者使用量子软件，其中约47%仅为用户，53%是开放源码软件项目的贡献者、维护者或所有者。在所有量子计算云服务中，最受欢迎的服务仍然是IBM Quantum（70%的受访者是当前用户），不过与去年相比下降了10%；紧随IBM之后的是AWS Braket（19%为当前用户，19%有兴趣在未来12个月内试用）。
Quantinuum在当前用户数量上取得了最大的飞跃，从8%上升到17.9%，排名第三。Xanadu（16.8%）和谷歌（16%）分列前五，微软Azure Quantum（12.3%）、qBraid（9.2%）和IonQ（6.6%）也很受欢迎。
受访者普遍表示有兴趣在未来12个月内尝试新服务，这可能表明他们尚未找到适合自己需求的服务。在过去两年中，似乎还没有出现服务整合的现象，易用性、性能和文档是用户做出决定的最重要因素。
当前或将来使用的量子计算云服务
当前或未来使用的全栈开发平台和模拟器
当前或将来使用的应用程序和工具软件
关于全栈开发平台，受访者继续表示，IBM的Qiskit（包括 Qiskit Aer）是他们最受欢迎的库（68.8%），尽管其受欢迎程度同比下降了10%：这一下降主要是由于前五名之外的SDK使用量略有增加。
紧随其后的是Xanadu的PennyLane（29%）和谷歌的Cirq（22.8%），tket以19.8%（同比增长4%）排在前五位。与去年一样，用户对在未来12个月内开始使用AWS Braket SDK特别感兴趣。与AWS库一样用户数量超过10%的还有 QuTiP-QIP（Unitary Fund的附属项目，也是其中唯一一个没有得到初创公司或企业直接支持的项目）以及 cuQuantum（Nvidia），其他受欢迎的库包括Strawberry Fields、cudaQuantum、Q#（微软）和Dwave的Ocean SDK。
在应用工具方面，Qiskit软件包（如qiskit-optimization、qiskit-machine-learning）仍然是最受欢迎的软件包，尽管它们的领先优势在去年减少了约10%；PennyLane的QML软件库仍然很受欢迎；OpenQASM的使用量比2022年增加了 4%。
其他受欢迎的项目包括qiskit-nature、qiskit-finance、tensorflow-quantum、Mitiq和OpenFermion。人们对未来探索其他工具仍有广泛兴趣，如torchquantum、bskit、用于量子纠错的stim、PyZX编译器、Covalent、Superstaq等。
选择云服务/开发平台/应用工具时的重要性评级
关于开放源码软件的开发和研究，47%以上从事研究的受访者将自己定义为算法开发人员，45%的受访者将自己定义为应用程序开发人员，超过三分之一的受访者从事电路开发和优化、软件工程或量子模拟/物理学研究。还有相当一部分人从事量子信息理论研究（26%）。
其他兴趣还包括量子错误缓解（18%）和错误纠正（16.2%），这两个领域的人数都在逐年增加。选择基础物理学、量子比特表征和硬件开发的人占13%或更少。在未来最有前途的研究领域中，算法开发仍然最高（55.9%），其次是纠错（49.5%），而应用开发、量子模拟/物理学、硬件开发、电路开发和优化以及误差缓解的比例都在30%以上。
最受欢迎的编程语言是Python，与去年一样，仍占94%。第二大流行框架仍然是C/C++，占24%，前五名依次是Julia、MATLAB和Rust。
其中，Julia的同比增长率最高，达到14.6%，上升了4.6个百分点。受访者还将Python评为最有前途的语言，Rust、C/C++、Julia和Q# 紧随其后。
受访者进行的量子计算研究类型
受访者在开发量子软件时使用的编程语言（按年份比较）
总体而言，虽然量子计算市场的价值仍将居高不下（在某些情况下，每个硬件系统的价值可达数百万美元）。
大多数参与者都相信，量子计算在未来十年内，多数用户都将通过云来访问硬件。许多量子计算机需要大型冷却基础设施和读出电子设备的空间，因此，硬件供应商将通过公共云和私有云提供访问服务，通常会在共用数据中心安装数量有限的系统。
从长远来看，“内部”量子计算机的安装基数有望增加，但要等到该技术在解决创造价值的问题方面明显优于传统硬件时才会出现。
据IDTechEx预测，到2034年，发现量子计算机使用价值的用户预计将大幅增长，从而增加对安装基础的需求；量子计算机硬件市场的增长速度将会更快。
基于云的量子计算生态系统将限制未来十年所需的硬件系统数量
IDTechEx预测，到2034年，量子计算机硬件市场的总规模仍然较小，其市场规模预计将达1.76亿美元
量子计算机之所以吸引人们的兴趣，主要是因为其简单的 “电梯宣传”：以指数级的速度缩短计算时间，从而能够解决比目前复杂得多的问题；每个人都在使用计算机，因此很容易理解速度更快、功能更强的计算机的前景；人们对人工智能（AI）的浓厚兴趣只会扩大对量子计算的兴趣。
此外，虽然量子计算最适合解决各行各业的具体问题，虽然量子计算机经常成为科幻小说和流行文化的头条新闻（包括最近的电视剧《黑镜》），但量子计算机的额外处理能力在很大程度上与垂直市场无关。
随着2024年的临近，量子计算可能会迅速改变游戏规则，影响我们所有人。想象一下更快的药物发现或无法破解的密码；这是好的一面。但也有不好的一面：目前的网络安全很容易被破解，而且技术还很粗糙，通常既昂贵又难用。
当我们从过去的计算世界进入这个令人兴奋却又不可预测的量子时代时，企业和政府的领导者必须既谨慎又聪明。他们既要拥抱巨大的飞跃，也要为潜在的隐患做好准备。
简单地说，量子计算提供了一个充满非凡可能性的世界，但我们必须学会明智地使用它。
参考链接：
[1]https://www.forbes.com/sites/sap/2023/11/06/who-is-investing-in-the-850b-quantum-tech-market-and-why/?sh=5589a0ef2fdf
[2]https://www.hpcwire.com/2023/12/07/quantum-market-though-small-will-grow-22-and-hit-1-5b-in-2026/
[3]https://unitaryfund.github.io/survey-website/#Open-source
[4]https://qisdata.com/2023/09/14/unitary-fund%E8%8E%B7%E5%BE%97%E4%BA%86%E6%9D%A5%E8%87%AA%E7%BE%8E%E5%9B%BD%E5%9B%BD%E5%AE%B6%E7%A7%91%E5%AD%A6%E5%9F%BA%E9%87%91%E4%BC%9A%EF%BC%88nsf%EF%BC%89%E7%9A%84148%E4%B8%87%E7%BE%8E%E5%85%83/
[5]https://www.idtechex.com/en/research-article/quantum-sensors-vs-quantum-computers-the-next-10-years/30162
[6]https://unitary.fund/posts/2023_survey_results/
