本報記者 秦梟 北京報道
近日，谷歌宣布推出了最新量子芯片Willow。谷歌首席執(zhí)行官孫達爾皮柴稱其為邁向打造實用量子計算機的重要一步。數(shù)日后，由中國科學家研制的105個量子比特的“祖沖之三號”量子計算機也在arXiv線上發(fā)表，是目前超導量子計算的最強優(yōu)越性。
多位業(yè)內人士在接受《中國經營報》記者采訪時表示，量子芯片被認為是能夠顛覆傳統(tǒng)計算方式的革命性技術，其核心在于理論上具備超越經典計算機的計算能力。量子比特所具備的疊加態(tài)和糾纏態(tài)特性，賦予了量子芯片執(zhí)行大量計算任務的能力，這在處理復雜問題、優(yōu)化算法以及模擬量子系統(tǒng)等領域展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢。這種革命性的計算能力預期將極大地促進科學研究、藥物研發(fā)、氣候模擬等領域的飛速發(fā)展。然而，盡管量子計算技術已取得顯著進展，但其真正融入日常生活仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
爭相斗艷
美國當?shù)貢r間12月9日，谷歌CEO桑達爾皮查伊在社交媒體X上宣布，其最新量子芯片Willow實現(xiàn)了“指數(shù)級降低錯誤率”的關鍵進展，成功破解了這一領域困擾研究者30多年的難題。
據悉，在隨機電路采樣（RCS）基準測試中，Wilow能夠在5分鐘內完成當前最快計算機需要10億億億（10的25次方）年才能完成的復雜運算。
北京社會科學院副研究員王鵬表示，此次推出的量子芯片之所以備受關注，主要是因為其在量子糾錯技術和計算性能上實現(xiàn)了重大突破。Willow量子芯片成功突破了量子糾錯閾值，這意味著在量子比特數(shù)量增加的同時，錯誤率得到了有效控制甚至降低，這對于構建大規(guī)模、高可靠性的量子計算機至關重要。此外，Willow在量子性能上相對于經典計算也創(chuàng)下了新基準，展示了量子計算在特定任務上超越經典計算機的巨大潛力。
除谷歌外，英偉達、微軟、亞馬遜等海外科技巨頭也紛紛入局量子計算。2024年11月18日，英偉達宣布四項量子計算領域合作項目；2024年11月22日，亞馬遜云計算平臺AWS公布QuantumEmbark計劃，借助此前的量子計算服務Amazon-Braket，可以通過按需付費的方式一站式訪問多種量子硬件。
海外量子計算發(fā)展如火如荼的同時，國內也捷報頻頻。
今年1月，中國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”上線運行，并向全球用戶限時免費開放。10月下旬，我國科學家又在“本源悟空”上成功完成了全球最大規(guī)模的量子計算流體動力學仿真。近日，中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院發(fā)布了一款504比特的超導量子計算芯片“驍鴻”，刷新了國內超導量子比特數(shù)量的紀錄。
由中國科學家研制的105個量子比特的“祖沖之三號”量子計算機也在arXiv線上發(fā)表，并超過谷歌2024年10月發(fā)表于《自然》期刊的最新進展72比特“懸鈴木”處理器6個數(shù)量級，是目前超導量子計算的最強優(yōu)越性。
不僅如此，政策的紅利也在不斷釋放。今年1月，工信部、科技部、國資委、中國科學院等七部門發(fā)布了《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，其中多處提出發(fā)展量子信息技術。此外，“量子技術”也在今年首次寫入《政府工作報告》。
隨著我國量子計算行業(yè)在國家政策、資金的支持，相關企業(yè)也在快速增加，企查查數(shù)據顯示，相關企業(yè)注冊量連續(xù)三年保持在1.9萬家至3.0萬家之間，其中2023年全年注冊2.8萬家量子計算相關企業(yè)，創(chuàng)近十年注冊量新高。企業(yè)存量方面，我國現(xiàn)存8.2萬家量子計算相關企業(yè)，在行業(yè)分布上，量子計算行業(yè)具備極強的科技屬性，超七成企業(yè)歸屬現(xiàn)代科技服務業(yè)。
中國量子信息奠基人、中國科學院院士郭光燦表示，我國目前的量子計算在國際上處于第一梯隊，但距離世界最前沿還有差距，突出表現(xiàn)在應用生態(tài)上。
在深度科技研究院院長張孝榮看來，在近幾年，國內的量子計算也取得了較大的發(fā)展，不斷發(fā)布相關成果。目前中美之間在量子計算領域仍然存在競爭，但雙方差距不明顯，也不存在明顯的卡脖子的可能。
顛覆傳統(tǒng)計算？
“將量子計算機處理特定數(shù)據的能力與電子計算機相比，相當于電子計算機與算盤相比。”郭光燦表示。
“量子計算應用于金融、醫(yī)藥、密碼學、人工智能等領域可大幅提升效率。例如，在密碼學中，量子計算可以破解現(xiàn)有的加密算法；在藥物研發(fā)中，量子計算可以模擬復雜的化學反應過程，加速新藥的研發(fā)進程；在人工智能領域，量子計算可以提高機器學習速度。”中國電子商務專家服務中心副主任郭濤表示。
除此之外，量子計算也被認為將顛覆傳統(tǒng)計算。王鵬表示，量子芯片被視為顛覆傳統(tǒng)計算的革命性技術，主要是因為其在理論上具有超越經典計算機的計算能力。量子比特的疊加性和糾纏性使得量子芯片能夠同時進行大量計算，從而在處理復雜問題、優(yōu)化算法、模擬量子系統(tǒng)等方面具有巨大優(yōu)勢。
張孝榮說道：“量子計算利用量子疊加、糾纏和干涉等特性，可以在某些特定任務上實現(xiàn)指數(shù)級別的加速，這使得它有可能在某些領域上超越傳統(tǒng)計算機。此外，量子計算還可以解決一些傳統(tǒng)計算機難以解決的問題，如密碼學、化學模擬和優(yōu)化問題等�！�
不過，在斯坦福大學人工智能、機器人與未來教育中心主任蔣里看來，量子計算機顯然不會全面代替?zhèn)鹘y(tǒng)計算機，比如在計算一些具體的、簡單的加減乘除這樣的問題時，反而傳統(tǒng)計算機比量子計算機的優(yōu)勢更明顯，量子計算機則有可能會算錯。
他進一步解釋道，傳統(tǒng)計算機處理數(shù)據的基本單位是比特（bit），只能是0或1，僅代表一個數(shù)；量子計算機的基本單位是量子比特（qubit），它可以是30%的概率為1，而70%的概率為0。傳統(tǒng)的計算機每次計算都會算出一個正確的答案，但量子計算機其實是在算一個概率分布。
“實現(xiàn)大規(guī)模高精度、穩(wěn)定性的量子比特制造和操控還有很長的路要走�！�360集團創(chuàng)始人周鴻坦言，“這讓我想起第一臺計算機的發(fā)明，雖然能運行程序，但直到30年后，個人電腦蘋果和IBM PC才真正進入家庭。或者是把量子計算比喻成萊特兄弟發(fā)明的飛機，雖然能飛起來，但商用也經歷了差不多半個世紀，所以我覺得未來可能還需要幾十年，量子芯片才可能逐漸展開應用。”
谷歌方面也承認，我們可能要到2030年才能看到商用量子計算機。未來量子計算還將面臨諸如提高操作準確性、開發(fā)更多實用的應用程序和降低量子計算時間成本等一系列挑戰(zhàn)。
