作者：Heather West，Ashish Nadkami，IDC

将时间压缩到从海量和复杂数据集中获得洞察力的永不满足的需求正在推动将量子计算集成到高性能计算 (HPC) 环境中的需求。这种集成将允许企业通过在当今嘈杂的中等规模量子 (NISQ) 计算机上模拟和仿真它们来加速和优化当前的 HPC 应用程序和流程。

目前，企业依赖于仅使用 GPU 和 FPGA 等经典加速器技术可以实现的优势。然而，HPC 系统在处理和分析执行多个工作流所需的大量数据的能力方面受到限制，即使经典加速器增加了计算能力。使用量子计算技术，企业不仅能够加速当前的 HPC 流程，而且还能够解决最先进的经典计算系统范围之外的棘手行业问题。

今天，量子计算系统仍处于早期开发阶段，距离商业成熟还很远。量子计算硬件供应商在稳定和扩展解决复杂问题所需的大量量子比特的能力以及由于退相干而允许纠错的能力方面面临挑战。因此，NISQ 机器无法为企业提供实现量子优势的方法，IDC 将其定义为能够解决对企业、人类或其他方面具有实际价值的问题。

尽管存在这些挑战，企业仍在投资量子计划，以识别用例并开发算法，以便在实现容错通用机器时做好量子准备。因此，中国、德国和美国等政府实体；IBM、Google、Microsoft 和 Amazon Web Services (AWS) 等 IT 行业领导者；私人投资者正在增加对量子计算的资助，以将这项技术推向新的成熟水平。

IDC 预计，到 2027 年底，对量子计算市场的投资将达到近 164 亿美元。IDC 认为，这些投资将引发一波技术创新和突破，使组织能够将量子计算应用于多样化且不断扩大的用例组这涉及对大量不同数据集、指数级大量变量以及无穷无尽的可能结果的分析。

由于量子比特独特的叠加和纠缠特性，使用量子计算解决大规模用例的能力成为可能。量子计算机和经典计算机基于一系列 0 和 1 存储和计算数据。在经典计算中，这是使用位来完成的。位只能保存 0 或 1 的值。位不能同时保存 0 和 1 的值。量子位确实具有这种能力。这种性质称为叠加。通过量子比特纠缠，一对量子比特被连接或链接。一个量子位的状态变化会导致另一个量子位同时发生可预测的变化。叠加和纠缠的量子特性相结合，使量子比特能够比经典计算机更快、更便宜、更好（更准确或更精确地）处理更多数据。

用例列表正在快速增长。此列表中包括性能密集型计算 (PIC) 特定用例，用于解决新定义的问题、改进在 PIC 环境中生成和迭代的解决方案、模拟量子算法等。在这项创新技术的推动下，许多企业不想推迟他们的量子之旅的开始。目前正在或计划投资量子计算的 10 家企业中，约有 8 家希望将量子计算技术集成为混合模型，以增强其当前的性能密集型计算 (PIC) 能力。由于这一趋势，IDC 预计基于量子计算的加速器最初将加速几个性能密集型计算工作负载。然而，

量子和经典硬件供应商正在努力开发专门用于解决 HPC 问题的量子和受量子启发的计算系统。例如，使用协同设计方法，量子初创公司 IQM 正在将量子应用和算法直接映射到量子处理器，以开发特定应用的超导计算机。结果是一个量子系统经过优化，可以运行特定的应用程序，例如 HPC 工作负载。通过与量子硬件初创公司 Atos 合作，Pascal 正在努力将其中性原子量子处理器整合到 HPC 环境中。NVIDIA 的 cuQuantum Appliance 和 cuQuantum 软件开发套件为企业提供了在 HPC 环境中集成和运行量子模拟所需的量子模拟硬件和开发工具。

在更全球化的层面上，欧洲高性能计算联合企业 (EuroHPC JU) 宣布为高性能计算机和量子模拟器 (HPCQS) 混合项目提供资金。根据 EuroHPC JU，该项目的目标是通过将两个 100+ qubit 量子模拟器集成到两台超级计算机中并开发量子计算平台，这两个平台都可以通过云访问，从而让欧洲为后百亿级时代做好准备。

由于对混合量子-HPC 系统的需求，其他经典和量子硬件和软件供应商也宣布他们也在努力开发混合量子-HPC 解决方案。例如，计算基础设施供应商 HPE 正在通过专注于量子加速器的共同开发，将其研发重点扩展到量子计算。由于量子软件供应商 Zapata 预见到量子计算、HPC 和机器学习的融合，该公司正在创建 Orquestra Universal Scheduler 来管理 HPC 集群和当前 HPC 资源上的任务执行。

然而，最近 IDC 调查的结果表明，大约 15% 的企业仍然不愿采用量子计算。为了使量子计算起飞，由量子科学家、物理学家、工程师、开发人员和操作员组成的量子计算劳动力需要发展。然而，这不应阻止企业开始他们的量子计算之旅。相反，犹豫不决的采用者应该利用量子硬件和软件供应商以及专门研究量子计算技术的 IT 顾问提供的开发和咨询服务。因为选择很明确，要么做好量子准备，要么被抛在后面。IDC 预计，到 2027 年，全球客户用于量子计算的支出将增长到 86 亿美元。