《流浪地球》背后：量子計(jì)算熱度堪比“太空競(jìng)賽”

在電影《流浪地球2》中，擁有超強(qiáng)算力和自我意識(shí)的量子計(jì)算機(jī)MOSS（原名550W）引發(fā)巨大關(guān)注。MOSS可以被視為一臺(tái)通用量子計(jì)算機(jī)，它的算力驚人，能計(jì)算出地球?qū)⒃庥龆啻挝C(jī)，可實(shí)現(xiàn)全球復(fù)雜計(jì)算資源融合與調(diào)度，以滿足數(shù)萬(wàn)座發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同運(yùn)作的需求，并支撐“數(shù)字生命”計(jì)劃。

盡管量子技術(shù)行業(yè)在全球表現(xiàn)出繁榮，不過(guò)在科學(xué)家看來(lái)，我們?nèi)蕴幱?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/量子計(jì)算">量子計(jì)算的早期階段，還有諸多物理限制亟待突破?？苹秒娪爸忻枥L的場(chǎng)景可能短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。

“沒(méi)有人敢許諾這種電影場(chǎng)景在現(xiàn)實(shí)中兌現(xiàn)的時(shí)間，這會(huì)是一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)程，能給出時(shí)間表的都是在畫(huà)餅?！币晃涣孔游锢砜茖W(xué)家告訴第一財(cái)經(jīng)記者。

“量子計(jì)算機(jī)的潛力與圍繞它們的‘炒作’一樣大。構(gòu)建低位量子比特?cái)?shù)很容易進(jìn)行經(jīng)典的量子模擬，關(guān)鍵在于需要關(guān)于這些量子比特質(zhì)量的技術(shù)信息?！比諆?nèi)瓦大學(xué)量子密碼學(xué)專家、IDQuantique聯(lián)合創(chuàng)始人尼古拉斯·吉森（Nicolas Gisin）教授對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。

由于量子計(jì)算擁有的巨大潛能，吸引了全球上百家量子計(jì)算公司競(jìng)相投入量子計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)。各國(guó)政府也在量子計(jì)算領(lǐng)域展開(kāi)一場(chǎng)“太空競(jìng)賽級(jí)別”的爭(zhēng)奪。

中國(guó)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力

日前，安徽省量子計(jì)算工程研究中心相關(guān)人士透露，合肥本源量子已研發(fā)出多臺(tái)中國(guó)量子計(jì)算機(jī)，并成功交付一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)給用戶使用。該量子計(jì)算機(jī)的成功交付使我國(guó)成為世界上第三個(gè)具備量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力的國(guó)家。這是我國(guó)繼實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”之后，又一次確立了在國(guó)際量子計(jì)算研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

“全球有100多家量子計(jì)算公司投入了巨大的人力物力進(jìn)行研制，加拿大的量子計(jì)算公司2011年出售了其第一個(gè)量子計(jì)算機(jī)，美國(guó)IBM公司在2019年將其商用量子計(jì)算機(jī)交付部署，中國(guó)公司本源量子的量子計(jì)算機(jī)在2021年就已交付用戶。”據(jù)介紹，量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一，越來(lái)越多的研究單位和大型公司企業(yè)的加入，將加速可實(shí)用化通用量子計(jì)算機(jī)研制的進(jìn)程。

第一財(cái)經(jīng)記者查閱公開(kāi)信息發(fā)現(xiàn)，自2020年以來(lái)，本源量子利用量子計(jì)算平臺(tái)，在生物醫(yī)藥、金融等領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列的算法，應(yīng)用于檢測(cè)試劑的開(kāi)發(fā)以及金融投資等產(chǎn)品。

另一家國(guó)內(nèi)量子技術(shù)上市公司國(guó)盾量子近日也宣布完成了一臺(tái)“祖沖之二號(hào)”同等規(guī)模超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)的搭建，并將上線國(guó)盾量子計(jì)算云平臺(tái)，為用戶提供真實(shí)量子計(jì)算設(shè)備，探索量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

據(jù)公開(kāi)信息，“祖沖之二號(hào)”計(jì)算復(fù)雜度比谷歌公開(kāi)報(bào)道的53比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”提高了6個(gè)數(shù)量級(jí)。

高質(zhì)量操控量子比特?cái)?shù)是關(guān)鍵

盡管今天的量子計(jì)算機(jī)還不夠可靠，但硬件和軟件的快速發(fā)展正在推動(dòng)著行業(yè)的進(jìn)步。在去年8月百度的一場(chǎng)量子開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員、北京量子信息科學(xué)研究院院長(zhǎng)向濤院士表示：“當(dāng)前量子計(jì)算比較可靠，操控的量子比特?cái)?shù)大約在100個(gè)量子比特。今后將逐漸達(dá)到幾千、幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)，甚至更高的水平?！?/p>

向濤稱，如果對(duì)未來(lái)做一個(gè)展望，樂(lè)觀估計(jì)，2040年左右，量子信息技術(shù)及應(yīng)用將全面進(jìn)入高速發(fā)展階段，也將成為人類(lèi)征服自然的一個(gè)新的里程碑。

“克服通往大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)道路上的技術(shù)挑戰(zhàn)將取決于擴(kuò)展量子系統(tǒng)中量子比特?cái)?shù)量的能力，就像現(xiàn)代經(jīng)典計(jì)算機(jī)依賴于超導(dǎo)芯片中晶體管數(shù)量的增長(zhǎng)一樣?！泵绹?guó)華盛頓特區(qū)智庫(kù)“數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心”（Centre of Data Innovation）高級(jí)人工智能政策分析師奧馬爾（Hodan Omaar）表示，“中國(guó)近期取得的突破，表明中國(guó)在量子技術(shù)發(fā)展道路上邁出了重要一步?！?/p>

奧馬爾還表示，投資量子計(jì)算相關(guān)應(yīng)用有助于促進(jìn)該技術(shù)長(zhǎng)期用例的開(kāi)發(fā)，從而提高競(jìng)爭(zhēng)力。

“未來(lái)幾年內(nèi)，量子技術(shù)在硬件和軟件都會(huì)有突破，在量子計(jì)算和超算融合等方面也可能有進(jìn)展?！眹?guó)盾量子調(diào)控技術(shù)部負(fù)責(zé)人王哲輝對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“目前量子計(jì)算機(jī)都是在原型機(jī)的階段，即使是第一梯隊(duì)的計(jì)算機(jī)也只能解決特定問(wèn)題，距離通用化使用還具有較大距離。從量子計(jì)算技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程來(lái)看，量子計(jì)算優(yōu)越性實(shí)驗(yàn)的下一步是實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)，在未來(lái)4~5年內(nèi)解決特定的具有重大意義的物理問(wèn)題、化學(xué)問(wèn)題、醫(yī)藥問(wèn)題等，在密碼破解、金融、氣象等各領(lǐng)域發(fā)揮作用?！?/p>

全球資本推動(dòng)，需警惕泡沫

全球政府和民間資本的注入也推動(dòng)了量子技術(shù)發(fā)展的熱潮。中國(guó)和美國(guó)作為兩個(gè)科技大國(guó)，在量子技術(shù)領(lǐng)域正并駕齊驅(qū)。兩個(gè)國(guó)家的政府都在量子技術(shù)的投入上不惜重金。

金融公司Serendipity Capital首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始合伙人褚德臣（Rob Jesudason）在一篇署名文章中援引麥肯錫咨詢公司的報(bào)告稱，在全球量子計(jì)算領(lǐng)域近300億美元的公共資金中，中國(guó)投入的公共資金占了一半。

美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）本周也發(fā)布了針對(duì)“未被充分探索的實(shí)用規(guī)模量子計(jì)算系統(tǒng)”（US2QC）的項(xiàng)目招標(biāo)，選擇了包括微軟、Atom Computing和PsiQuantum在內(nèi)的三家公司，聚焦原子計(jì)算（Atom Computing）、光子量子計(jì)算（PsiQuantum）和拓?fù)淞孔佑?jì)算（微軟）三項(xiàng)技術(shù)。

不過(guò)這一決定在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)有些意外。日內(nèi)瓦大學(xué)的吉森教授對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“DARPA選擇的項(xiàng)目都有非常高的風(fēng)險(xiǎn)和投機(jī)性，因?yàn)檫@些技術(shù)現(xiàn)在都還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)?！?/p>

在歐洲方面，德國(guó)航空航天中心最近宣布與五個(gè)商業(yè)和學(xué)術(shù)組織建立合作伙伴關(guān)系，未來(lái)四年內(nèi)建造量子計(jì)算機(jī)原型機(jī)；英國(guó)量子計(jì)算初創(chuàng)公司Quantinuum和日本三井物產(chǎn)公司去年10月也宣布在亞太地區(qū)合作開(kāi)發(fā)量子應(yīng)用程序；法國(guó)量子計(jì)算公司Pasqal近期獲得了高達(dá)1億歐元的融資，刷新了量子計(jì)算領(lǐng)域歐洲單筆融資的紀(jì)錄。

當(dāng)今量子技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家已顯現(xiàn)出整體量子生態(tài)系統(tǒng)。例如，英國(guó)國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃有超10億英鎊的投資，以促進(jìn)工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府之間的合作。在加拿大，滑鐵盧大學(xué)的量子計(jì)算研究所已成功分拆出17家量子初創(chuàng)公司。在私人投資方面，美國(guó)和歐盟占據(jù)主導(dǎo)地位，分別有超過(guò)50家量子計(jì)算初創(chuàng)公司。

“美國(guó)量子計(jì)算參與主體豐富，包括谷歌、IBM等巨頭公司，也有小而美的初創(chuàng)企業(yè)，政府支持產(chǎn)學(xué)研深度合作，并將量子技術(shù)提到了法案的級(jí)別來(lái)重視，同時(shí)，美國(guó)有很好的工業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)?！蓖跽茌x對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“若以量子計(jì)算優(yōu)越性指標(biāo)衡量，歐盟的量子計(jì)算暫時(shí)處于全球第二梯隊(duì)。但是，歐盟和美國(guó)構(gòu)建的利益共同體幾乎壟斷了現(xiàn)有的成熟量子計(jì)算制造研發(fā)生產(chǎn)供應(yīng)鏈，有理由相信歐盟在量子計(jì)算技術(shù)上也會(huì)奮起直追。”

瘋狂的投資也催生了泡沫。例如美國(guó)超導(dǎo)量子技術(shù)廠商Rigetti公司曾有“第一量子計(jì)算公司”之稱，2022年3月在納斯達(dá)克上市。但最近30個(gè)交易日，普通股股價(jià)持續(xù)低于1美元，公司收到了納斯達(dá)克的退市警告。該公司原計(jì)劃在今年年初推出84量子比特量子計(jì)算機(jī)。

在王哲輝看來(lái)，未來(lái)對(duì)于普通投資機(jī)構(gòu)而言，量子技術(shù)有不少可以投資的熱點(diǎn)?！皬膰?guó)際的情況看，基礎(chǔ)的硬件發(fā)展是投資的重點(diǎn)，對(duì)能連接量子計(jì)算機(jī)的云平臺(tái)和基于此開(kāi)發(fā)的各類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域的探索可能會(huì)是一個(gè)投資點(diǎn)?！彼麑?duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。