谷歌的量子芯片的突破點(diǎn)在于，其量子比特?cái)?shù)達(dá)到105個(gè)，卻可以在使用更多量子比特時(shí)指數(shù)級地減少錯(cuò)誤

文｜成孟琦

編輯｜楊秀紅

近日，谷歌對外宣布，其最新研發(fā)的量子芯片Willow取得重大技術(shù)突破，這款芯片不僅在計(jì)算速度上實(shí)現(xiàn)了前所未有的提升，還解決了長期困擾量子計(jì)算的糾錯(cuò)問題。

在計(jì)算速度上，該芯片可以在5分鐘內(nèi)完成一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)計(jì)算，而當(dāng)今最快的超級計(jì)算機(jī)要完成這一計(jì)算需耗時(shí)“10的25次方”年，這一時(shí)間比宇宙的年齡還長。

消息一出，不僅在全球科技界引起巨大的轟動(dòng)，還使谷歌股票收漲5.59%，創(chuàng)下今年4月以來最大單日漲幅，公司市值一夜大增1120億美元。

12月11日，“量子芯片熱”漂洋過海開始在A股蔓延，涉及量子技術(shù)領(lǐng)域的個(gè)股出現(xiàn)大幅上漲，科創(chuàng)100ETF基金收漲0.84%，成交額3.71億元，科創(chuàng)100指數(shù)的成分股中，國盾量子收漲14.34%，恒玄科技漲近10%，芯動(dòng)聯(lián)科漲6.91%，艾力斯?jié)q5.58%。

民生證券認(rèn)為，“量子計(jì)算有望顛覆經(jīng)典計(jì)算架構(gòu)，成為解決AI算力瓶頸的顛覆性力量，或成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要抓手?！?/p>

谷歌發(fā)布史上最強(qiáng)量子芯片

本輪橫跨全球的“量子芯片熱”，起源于谷歌12月9日發(fā)布在《自然》雜志最新一期上的論文。

文章表示，谷歌已找到一種將Willow芯片量子比特串聯(lián)起來的方法，隨著量子位數(shù)量的增加，錯(cuò)誤率不但會(huì)下降，還可以實(shí)時(shí)糾正錯(cuò)誤，并稱這是邁向量子計(jì)算商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵一步。

具體看來，Willow芯片能夠在不到5分鐘的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)計(jì)算，而當(dāng)今最快的超級計(jì)算機(jī)完成同樣的計(jì)算需要耗時(shí)“10的25次方”年，這一時(shí)間比宇宙的年齡還長。

對于這項(xiàng)突破，科技大佬紛紛點(diǎn)贊。

特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克在社交網(wǎng)絡(luò)上用一聲驚嘆“Wow”來回復(fù)谷歌首席執(zhí)行官Sundar Pichai，隨后，Pichai告訴馬斯克，或許以后可以合作在太空中建立一個(gè)量子集群。

OpenAI首席執(zhí)行官Sam Altman也轉(zhuǎn)發(fā)了Pichai發(fā)布的內(nèi)容并送上祝福。

科技大佬們對Willow的表現(xiàn)興奮不已，普通人又該如何理解谷歌Willow芯片的意義？

對此，香港中文大學(xué)量子控制實(shí)驗(yàn)室告訴我們，“谷歌的量子芯片Willow的突破點(diǎn)在于，其量子比特?cái)?shù)達(dá)到105個(gè)，卻可以在使用更多量子比特時(shí)指數(shù)級地減少錯(cuò)誤。量子比特對環(huán)境擾動(dòng)極其敏感，通常量子比特越多，發(fā)生的錯(cuò)誤就越多，所以，控制錯(cuò)誤率是量子計(jì)算規(guī)模化的重要前提?！?/p>

量子計(jì)算商業(yè)化還有多遠(yuǎn)？

值得注意的是，雖然量子計(jì)算規(guī)模應(yīng)用還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)，但市場競爭已十分激烈。

海外算力巨頭方面，IBM 、微軟、亞馬遜以及英偉達(dá)等公司都在投入巨資研發(fā)量子計(jì)算技術(shù)，以搶占未來在人工智能、藥物研發(fā)、能源等領(lǐng)域的市場份額。

據(jù)悉，英偉達(dá)近期宣布了四項(xiàng)量子計(jì)算領(lǐng)域合作項(xiàng)目，包括與谷歌的量子AI部門Google Quantum AI合作，借助英偉達(dá)的AI超級計(jì)算技術(shù)開發(fā)下一代谷歌量子處理器；與美國離子阱量子計(jì)算巨頭IonQ合作，利用英偉達(dá)的CUDA-Q平臺(tái)和IonQ的量子計(jì)算硬件完成業(yè)界首個(gè)端到端應(yīng)用程序工作流演示；與芬蘭量子軟件公司Algorithmiq合作，將英偉達(dá)的加速超級計(jì)算技術(shù)集成到Algorithmiq的量子軟件解決方案中等。

中國市場方面，發(fā)源于中國科大的國盾量子也傳來新消息。據(jù)悉，近期，中國電信旗下的中電信量子信息科技集團(tuán)有限公司控股科大國盾量子技術(shù)股份有限公司項(xiàng)目已完成全部審批流程，并入選國務(wù)院國資委“中央企業(yè)專業(yè)化整合重點(diǎn)項(xiàng)目”。

此外，騰訊量子實(shí)驗(yàn)室由香港中文大學(xué)量子計(jì)算科學(xué)家張勝譽(yù)教授在2018年領(lǐng)銜組建，主攻量子計(jì)算云及器件，推出過量子開放系統(tǒng)的絕熱演化捷徑、自研量子參量放大器，近年主要進(jìn)展集中在量子化學(xué)模擬、材料設(shè)計(jì)和新藥研發(fā)方向。

早于2015年便成立了量子實(shí)驗(yàn)室的阿里巴巴集團(tuán)，則于2023年11月放棄量子計(jì)算研發(fā)。彼時(shí)，阿里達(dá)摩院回應(yīng)稱，為了進(jìn)一步推動(dòng)量子科技協(xié)同發(fā)展，阿里達(dá)摩院聯(lián)合浙江大學(xué)發(fā)展量子科技，達(dá)摩院將量子實(shí)驗(yàn)室及可移交的量子實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備捐贈(zèng)予浙江大學(xué)，并向其他高校和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行開放。

盡管量子芯片展現(xiàn)出超強(qiáng)的計(jì)算能力，但香港中文大學(xué)量子控制實(shí)驗(yàn)室稱，目前國內(nèi)外的量子計(jì)算領(lǐng)域普遍以離子阱、超導(dǎo)量子比特和中性原子作為主流量子計(jì)算研發(fā)路線，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)條件極為苛刻，需要在超真空和接近絕對零度的物理狀態(tài)下進(jìn)行。且超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)仍處于早期的研究和開發(fā)階段，距離廣泛的商業(yè)化應(yīng)用還有一段距離，離能實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的實(shí)用算法，如大數(shù)分解，還差好幾個(gè)數(shù)量級。

不過，該實(shí)驗(yàn)室同時(shí)稱，“目前的量子計(jì)算機(jī)對于大多數(shù)商業(yè)和科學(xué)應(yīng)用來說太小且太容易出錯(cuò)，谷歌芯片Willow的成果，使量子計(jì)算規(guī)模應(yīng)用看到了希望?！?/p>

長城證券研報(bào)顯示，量子科技目前主要包括量子通信、量子計(jì)算、量子測量三大領(lǐng)域。量子通信產(chǎn)業(yè)處于量子通信保密的第一階段，中國量子通信基礎(chǔ)設(shè)施處于領(lǐng)先水平。據(jù)中國信息通信研究院數(shù)據(jù)，目前，中國已建成超過1萬公里的量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全國多個(gè)省份。市場前景方面，全球2022年量子計(jì)算的銷售額將達(dá)到11億美元，并將以48.1%的復(fù)合年增長率增長，到2027年達(dá)到76億美元。2023年-2027年，量子計(jì)算市場的投資將以11.5%的復(fù)合年增長率增長，到2027年底達(dá)到近164億美元。$科創(chuàng)100ETF$