2019年-数据局_普华永道：备战颠覆性技术的五大战略_24页_1mb
报告摘要
量子计算，即将到来
核心内容概述
本报告由IBM商业价值研究院发布，旨在探讨量子计算对商业和行业的影响，并为企业提供如何准备迎接量子时代到来的五项战略建议。报告指出，量子计算正逐步走向商业化，其独特的计算能力将为多个行业带来革命性变革，尤其在模拟、优化和机器学习方面。
量子计算简介
量子计算是一种基于量子力学原理的新型计算方式，利用量子位（qubit）的叠加和纠缠特性，实现远超传统计算机的运算能力。
- 叠加：量子位可以同时处于“0”和“1”的状态，使得具有 $n$ 个量子位的系统能够处理 $2^n$ 种可能性。
- 纠缠：量子位之间可以产生强相关性，即使相隔遥远，也能协同工作，从而提高计算效率。
这些特性使量子计算机能够解决传统计算机难以处理的复杂问题，例如分子模拟、物流优化和风险分析等。
量子计算的潜力与应用
1. 量子模拟
- 量子计算可模拟自然界的复杂过程和系统，例如化学反应和分子结构。
- 案例：IBM研究人员使用7量子位量子计算机成功模拟了“氢化铍”分子，这是目前模拟的最大分子。
- 行业影响：制药、材料科学、能源、生物技术等领域可能因此实现重大突破。
2. 量子优化
- 量子计算在解决大规模优化问题方面具有显著优势，例如物流调度、供应链优化、金融市场分析等。
- 优势：传统计算机处理此类问题耗时巨大，而量子计算可显著提升效率。
3. 量子增强型人工智能
- 量子计算能够处理海量可能性，从而提升人工智能的性能，特别是在数据聚类、决策支持和自适应学习方面。
- 与AI的协同作用可形成良性循环，推动更高级别的认知计算和自适应系统。
量子计算的商业化阶段
当前阶段
- NISQ（嘈杂中型量子）计算：是当前最接近商业化的量子计算类型，具备解决部分复杂问题的能力。
- 量子退火：虽然在某些领域有应用，但其性能有限，无法成为通用量子计算机。
未来展望
- 容错型通用量子计算：是量子计算的终极目标，能够处理广泛的商业和科学问题。
- 量子优势：量子计算机在某些特定任务上已展现出远超传统计算机的能力，尽管尚未完全实现。
企业为何需要立即行动
- 行业颠覆潜力：量子计算可能改变多个行业的价值链，如化学、生物、金融、物流等。
- 学习门槛高：量子计算的学习和应用难度极大，使得“快速跟随”策略难以奏效。
- 内部能力构建耗时：建立内部“量子能力中心”需要较长时间，企业应尽早布局。
企业应对量子计算的五项战略
1. 选择量子精英团队
- 指定内部专家了解量子计算的潜力和影响。
- 定期汇报，确保量子战略与企业整体目标一致。
2. 确定量子用例和价值主张
- 评估哪些业务问题可通过量子计算获得竞争优势。
- 优先选择模拟、优化或机器学习相关的高价值用例。
3. 试用真正的量子系统
- 通过IBM Q Experience和Qiskit免费访问量子计算机和模拟器。
- 通过实验探索量子计算如何解决实际业务问题。
4. 绘制量子路线图
- 制定清晰的路线图，涵盖短期和长期目标。
- 考虑加入IBM Q Network，获取行业资源和技术支持。
5. 灵活应对未来变化
- 保持对技术发展和生态系统变化的敏感度。
- 及时调整战略，以适应未来可能的技术突破和市场格局。
IBM如何支持企业应对量子计算
- IBM Q Experience：提供免费访问量子计算机、模拟器、教育资源和协作社区。
- Qiskit：开源编程框架，支持量子算法和实验开发。
- IBM Q Network：由全球企业、学术机构和研究实验室组成的生态系统，推动量子技术的商业化。
- IBM Q Consulting：帮助企业制定量子战略，结合顾问、科学家和行业专家的智慧。
量子计算的挑战与机遇
- 技术挑战：量子计算仍处于早期阶段，NISQ系统性能有限，容错型通用量子计算机尚未成熟。
- 商业机遇：量子计算在模拟、优化和机器学习方面展现出巨大潜力，可能带来成本节约、效率提升和创新突破。
量子计算的未来展望
- 量子计算有望在五年内实现商业化，市场价值预测从5亿美元到290亿美元不等。
- 随着技术进步，量子计算可能在多个领域带来革命性变化，包括药物研发、材料科学、金融建模和人工智能。
量子计算的行业影响示例
- 摩根大通：正在探索量子计算在投资组合优化、资产定价和风险分析中的应用。
- 物流行业：量子计算可优化航线和运输安排，大幅降低运营成本和碳排放。
- 医疗与制药：可更精确地模拟分子结构，加快新药研发进程。
作者与合作者信息
- Dario Gil：IBM研究院首席运营官，负责量子计算与人工智能项目。
- Jesus Mantas：IBM全球企业咨询服务部管理合伙人，领导量子战略与业务转型。
- Robert Sutor：IBM研究院量子计算战略与生态系统副总裁。
- Lynn Kesterson-Townes：IBM商业价值研究院全球云与量子业务负责人。
- Frederik Flöther：IBM Q Consulting全球生命科学负责人。
- Chris Schnabel：IBM全球量子计算产品经理。
参考资料与相关报告
- 本报告结合了IBM内部分析、学术研究、行业访谈和市场预测。
- 相关报告包括：
- 《借力量子计算完成飞跃：为何要立即行动？》
- 《量子计算 — 把双刃剑：现在着手为量子世界的网络安全做好准备》
- IBM提供完整的量子研究报告目录和每月新闻简报。
结语
量子计算正在成为一项颠覆性技术，其潜力巨大，但挑战也不容忽视。企业应尽早布局，通过构建量子能力、探索关键用例和加入量子社区，为未来竞争做好准备。IBM作为量子计算的先行者，正在通过其Q Network和Q Consulting等平台，为企业提供必要的资源和指导，助力其在量子时代取得优势。
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