量子计算有望惠及多个行业，包括制药、可再生能源开发、金融和制造业。
然而，要充分拥抱这项技术，我们需要聚焦量子教育和劳动力发展。
尽管一些面向学生和少数行业从业者的项目已陆续推出，但要实现“量子优势”，还需要付出更多努力。
一位朋友的13岁女儿来我的工作场所——苏黎世的IBM研究实验室参观时，似乎有些困惑。她知道我在研究实验室工作，也知道我从事计算机相关工作，但她熟悉的计算机通常不像我们面前那台悬挂在天花板上的枝形吊灯状装置。
然而，它确实是一台计算机——一台量子计算机。如今，十几岁的年轻人不知道量子计算机是什么，情有可原，但我非常希望这种情况能够改变。
量子计算技术正迅速成熟，一场技术革命已近在眼前。量子计算机使用量子比特，而非人们熟悉得多的二进制数字，即比特。当前电子设备中的比特只能取0或1，而量子比特可以同时处于两种状态。
得益于这一特性以及其他因素，量子计算机能够比经典计算机更快、更精确地进行计算。这意味着它们尤其适合处理依赖概率和优化的任务，例如设计一种新的复杂分子，以开发具有特定性能的材料。组成一个分子的原子可能有无数种不同排列，要找出正确的排列极其困难。量子计算机可以迅速筛查所有可能性，锁定最有可能的候选方案。
加速迈向未来
量子计算机能够以极快的速度和极高的准确度进行分子模拟，因此是加速发现新材料的重要下一代工具，应用范围从新药、太阳能电池板到聚合物。事实上，再过几年，这些机器就有望实现所谓的“量子优势”，也就是在某项具体的实际任务上胜过传统计算机。
但问题是，当它们达到这一重要门槛时，世界准备好迎接这些机器了吗？企业知道量子计算机能如何帮助自己吗？计算机科学专业的大学毕业生能设计量子算法吗？支持数百台、甚至数千台这类新机器所需的基础设施会建成吗？
“我们需要从今天起聚焦教育和劳动力发展，让世界做好迎接量子时代的准备。”
阿莱桑德罗·库里奥尼，IBM
如果我们几年后就实现量子优势，那么上述问题的答案都会是“不会”。我们的量子之旅才刚刚开始。等到全世界开始依赖这些机器时，人们完全不必懂得量子编程，只需从量子应用程序库中选择合适的算法，它就会在后台施展量子魔力。
但那是未来。要走向那个未来，我们今天就需要聚焦教育和劳动力发展，让世界做好迎接量子时代的准备。
从高中阶段开始学习量子知识
如今的孩子应将量子计算机纳入高中课程。在选择职业道路之前，年轻人应了解这项新兴技术在各行业能发挥怎样的作用，包括材料发现、药物开发、金融、太空探索，甚至下一代智能手机的制造。
高中毕业之后，量子计算教育的覆盖面应比现在广泛得多。为确保培养出足够的人才来设计新的量子算法，并持续改进软件和硬件，我们需要让范围更广的本科生以及参加学徒培训、攻读其他短期学位或证书课程的人选修量子计算课程。我们还需要鼓励企业和组织从现在起着手让更多员工做好迎接量子时代的准备。
目前已经有一些面向学生和在职人员的早期教育举措，但还需要更多努力。例如，全球开设量子编程课程的大学并不多。这一教育缺口可能严重影响做好迎接量子时代准备的劳动力队伍建设。
接受教育
美国政府已发起一项倡议，旨在激发高中生对量子信息科学和量子计算的兴趣。该倡议名为国家Q-12教育合作伙伴关系，汇集了15位推动量子发展的产业界和学术界领袖。该倡议得到白宫科技政策办公室和美国国家科学基金会（NSF）的支持。后者已承诺拨款近100万美元，用于多项量子信息科学（QIS）教育工作，其中包括Q2Work项目，旨在将QIS资源带入课堂。
尽管全球仅有少数几台实体量子计算机——包括IBM在东京和德国的系统，以及即将在加拿大和美国的克利夫兰诊所部署的系统——但它们都可以通过云端访问。这意味着世界各地学术界或产业界的任何人都能访问量子计算机，学习量子编程基础知识。
例如，IBM有多个聚焦量子的教育项目，提供量子计算机访问权限、教学支持、暑期学校和编程马拉松。这些项目包括Qiskit、Qubit by Qubit与The Coding School合作开设的量子计算入门课程，以及量子教育者项目。该项目通过云端向学校教师和学生开放IBM量子系统。
这些努力十分重要。全球各地的学校和大学必须携手弥合量子教育鸿沟，从青少年时期起就引导下一代人才走上量子之路。
建设做好迎接量子时代准备的劳动力队伍
在成人教育方面，目前只有少数企业投资于帮助人们理解量子技术。考虑到量子计算机能让企业获得优势，应该有更多企业采取行动——无论是寻找新药的制药巨头，还是致力于为太阳能电池板开发更高效材料的可再生能源公司。
量子计算机有望在许多领域发挥作用，尤其是在众多可能性中找出最佳方案时——例如，为一种新分子考虑数十亿、数十亿种配置。
这就是未来，而今天的研究应能让我们很快抵达那里。要让世界真正拥抱量子计算的全部潜力，我们需要聚焦量子教育和劳动力发展，而且现在就要行动。
