深度剖析新兴量子计算商业前景
量子计算技术在不断发展，可解决问题的类型在不断扩大。全球范围内，国家的投资和私人的投资都在过去数月中凸显活跃。
伴随着政府资助和新的合作关系，当前形势有助于降低新技术应用的障碍，并在动荡的市场中找到归宿。
但在此之前，量子计算已为不同策略的新市场，提供了令人兴奋的测试平台。本文力求简约，参考Nature文章[1]，提炼并分析量子计算领域的商业前景，以供快速参考。
背景梗概
尽管量子计算有着科学进步和投资浪潮的背景，但量子计算商业市场仍然面临着技术和市场的高不确定性。
当出现技术上的不确定性时，会导致活跃的量子计算公司骤增，随着高难度的技术挑战伴随着的研究强度的提高，应对市场不确定性的商业策略也层出不穷。
本文通过主导产品设计的角度，来深思探讨商业量子计算的近期发展情况。同时，也对比了量子计算市场发展过程中出现的不同新策略。
市场演变
观过去的科技浪潮发展，新市场的出现，通常都充满了不确定性，人们对影响此类市场发展的因素进行了大量的研究。
以市场演变为主导的设计模型认为：一个行业中活跃公司的数量，为市场在其生命周期中所处的位置提供了强有力的指标。
由于技术的不确定性较高，带来的机会也大，这就导致公司的数量增加。然而，一旦出现了主导的技术路线，在合并和退出市场的过程中，公司自然消减，量子计算亦如此。
图1｜1990年-2020年量子计算硬件与硬件发展（来源：Nature）
左图（专注于硬件开发）：
对比量子计算领域的老牌企业和初创公司，可以看到，在过去的20年间，老牌企业为量子计算商业化奠定了一定基础，与此同时初创公司寥寥无几。
两个重要时间节点：
1）在2011年D-Wave公司出售了其第一套量子退火系统后，初创公司数量激增；
2）2015年——即IBM发布第一台商用云量子计算机的前一年——初创公司的数量彻底超越老牌企业，自此以后迅速增加。
左图的趋势表明，老牌企业丰富的资源的确为多年的基础研究提供了基础，同时也证明了商业量子计算的可行性。
然而，一旦商业量子计算的可行性得到证实，私营初创公司就带着其新技术和强野心冲进市场。这个有趣的现象说明，初创公司对于追求不确定技术的商业化更感兴趣。
未来会出现标准化技术，从而消除技术上的不确定性。最终，市场准入、企业合并都会一一减少。但是，就目前来看，量子计算带来的机会和技术的不确定性，会为这一行业吸引到很多新鲜血液。
右图（专注于软件开发）：
这种趋势在量子计算软件（算法、应用程序、模拟器和接口）开发公司的活跃数量上，有一个有趣的变化。
与硬件开发的企业相比，软件开发需要较少的开发资金，一旦商用量子云计算机能够提供一个技术开发的平台，就会使软件公司增多。
专利趋势
通过观察全球不同公司的专利申请数量，可以进一步了解量子产业的快速发展。
左图（北美老牌企业的专利申请数量），中图（亚洲老牌企业的专利申请数量），右图（初创公司的专利申请数量）
图2｜申请专利数量（来源：Nature）
这些图表揭示了美国和亚洲公司之间的鲜明对比，在过去的20年间，大多数亚洲老牌企业都在稳步增长其专利组合，中国以本源量子（Origin Quantum）的专利为量子计算领域的代表，格外显眼。
除了惠普的早期进入和随后的退出市场之外，美国的老牌企业虽然出现得晚，但是在IBM2016年商业量子系统发布后，发展得更快。
亚洲老牌企业在发布了商用量子平台之后，并没有出现与之类似的蓬勃发展，这与强劲的基础设施有一定的关系。
放眼全球量子企业，除了D-Wave系统例外，全球范围内的初创公司也只是最近才出现在市场上，但它们正在迅速申请专利技术以证明其竞争优势。
应急战略
尽管如此，商业平台的用户总数仍然只占市场预期的一小部分。随着技术的进步，各个企业都在推动其技术路线的资质，并力求在量子计算的市场上发展、控制，战略性覆盖。
与其他突破性技术一样，政府在资助基础研究和应用研究方面也发挥了重要作用，使新兴产业成为可能。世界各国政府继续为量子硬件、软件技术开发进行大量投资。创新激励政策也在支持新兴企业的发展。
例如，中国政府层面上，国家主席宣布了全国范围内高度重视量子技术的应用，而美国国家科学基金会(NSF)最近宣布了一项与IBM、亚马逊和微软的协调项目，在这个项目下，NSF将为研究生提供额外的资金，而上述企业的量子云平台将为这些学生免费开放。
在北美量子公司这个三大巨头中，我们观察到了两种不同的管理量子计算价值链的战略：全栈式战略和结构开放式创新战略。而类似的情况在亚洲地区（中国在内）也呈现类似的趋势。
全栈式战略
IBM以量子计算领域大佬级身份加入NSF协议，从1998年第一次实验性地执行量子算法，到现在连接到云端的28台量子计算机，IBM从一开始就是这个领域的主导者。这使他们能够追求“全栈式“商业战略，从而形成整个量子计算的价值链。
图3｜IBM量子计算机（来源：IBM）
这个价值链包括：
1）执行所需算法的量子硬件；
2）控制量子处理器并将处理器连接到云的经典硬件；
3）用户与云系统连接的软件；
4）以及用户可以访问的应用程序和知识组合。
IBM旨在完成所有这些步骤，同时还为模拟量子计算机上的算法开发，提供高级经典模拟器。
这种方法已经落实到他们的IBM Q Network上，一个由企业和研究机构组成的分层社区，试图通过协作研发和用户开放式创新来构建量子计算社区。
IBM Q Network是为了支持、培训和教育IBM量子云计算机的用户，同时协作开发新平台的应用程序。其涵盖了从国家到大学实验室、再到财富500强、以及量子计算软件初创公司的各个领域的成员。
但其中不包含任何量子计算硬件初创公司，也不包含任何与IBM量子比特技术直接竞争的企业。实际上，只有一家公司——Archer Materials Limited——正在积极开发与之竞争的量子计算硬件，可以在室温下进行芯片操作，而不会与IBM的量子比特技术直接竞争。
结构开放式创新战略
与IBM的全栈式战略不同，微软和亚马逊选择了结构开放式创新战略。他们已经建立了合作伙伴关系，以将硬件和软件的量子初创公司集成到打包的价值链中，并通过其现有的云平台提供给用户。
亚马逊已经与硬件初创公司IonQ、Rigetti和D-Wave（分别代表不同的量子比特技术）合作。
与此类似，微软也与IonQ和霍尼韦尔公司合作，这两家公司都使用离子阱量子比特技术，而耶鲁大学量子计算初创公司(QCI)则在开发超导量子比特。
图4｜微软公司的策略（来源：微软）
这些合作关系加持了微软建立全球研究网络，此网络旨在追求拓扑量子计算，并对量子计算初创公司PsiQuantum进行风险投资。
亚马逊也通过近期与加州理工学院的合作，表明了对于启动自己内部硬件开发计划的兴趣。通过内外部的一致努力，微软和亚马逊已经能够在不同的量子比特结构上分散投资，如果超导量子比特遇到了阻碍，无法进行下一步地扩张，这将是有益的。
这种结构开放式创新战略，允许他们同时启动其量子计算产品，也利用他们现有的云计算基础，开启用户开放式的创新过程。
亚马逊和微软的这一战略，创造了一种共生的市场进入方法，使Rigetti和IonQ等初创公司得到了在消费者和企业间的声誉。
随着含噪声中等规模量子(NISQ)机器的发展，量子计算面临的挑战从找到解决方案，演变为找到目标用户。而市场准入将成为未来初创公司将要面临的门槛，像微软和亚马逊这样的成熟合作型企业，可以为这一门槛提供解决方案。
展望
涌入量子计算市场的浪潮并非没有历史先例。当经典超级计算机市场正在寻找冯·诺伊曼结构计算机的替代品时，开发大规模并行处理计算机的公司也掀起了类似的热潮。
然而，一旦占主导地位的设计出现，通过合并和退出的过程，公司的数量就会急剧下降。
目前，100多家初创公司进入量子计算行业，推动其发展。正如先前在新兴的纳米生物技术行业所看到的那样，这些初创公司采取的多种方法，在市场最终呈现出一个主导方案之前，都是新颖的。
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