文/王新喜
2024年12月9日，谷歌发表文章宣布，其已经利用新一代芯片克服了量子计算领域的一个关键挑战，在5分钟内解决了一个计算问题，而这个问题将花费一台传统超算10的25次方年的时间解决。
谷歌量子芯片重大突破引发了业内关注，科技大佬马斯克、奥特曼纷纷点赞。
这或许预示着，量子科技将会成为全球科技竞争的下一个重要领域。
一般来说，量子计算机越有用，它拥有的量子比特就越多。然而，这项技术的一个主要问题是量子比特越多它就越容易出错，这种趋势已经被当前的研究证实。
但谷歌的研究人员表示，他们已经解决了这一问题，并设计和编程了新的芯片——Willow，这颗芯片是在Google位于圣巴巴拉的全新先进制造工厂制造的，这是全球为数不多的几个从头开始就是为了处理量子芯片生产的独特挑战而建造的设施。
谷歌在官方博客宣最新的量子芯片“Willow”，称其取得了两项重大成就。
第一，Willow 可以成倍地减少错误，解决了该领域近 30 年来一直在研究的量子纠错的关键挑战。其二，量子计算的核心优势在于其处理信息的基本单元量子比特。谷歌量子芯片通过使用更多量子比特，在减少错误的同时，实现指数级计算效率提升。Willow 在不到五分钟的时间内就完成了一个“标准基准计算”，而即使是如今最快的超级计算机，也需要花费“10 的 25 次方”年的时间才能完成这项计算 —— 这个数字远超宇宙年龄。
根据谷歌的说法是，Wilow是构建有用的量子计算机的重要一步，它在药物发现、聚变能、电池设计等领域都有实际应用。
遭遇外媒与国内外业内人士质疑，谷歌量子计算，噱头大于实质？
马斯克评论并建议未来利用 Spacex 的星舰在太空中创建量子计算集群谷歌CE0 Sundar Pichai 回应，认为量子计算与太空技术结合是可行方向。
尽管谷歌宣称量子科技取得重大进展，但是从国外到海外，不少业内人士认为谷歌这一轮存在炒作的嫌疑。
早在2019年，谷歌就声称它的量子计算机实现了量子霸权，能对特定问题几个小时之内完成计算，而经典计算机则需要几万年。当时有学者就说，以后不再需要科学家这个职业了，前两年谷歌还搞了一个量子计算模拟出虫洞的新闻。
日前谷歌某工作人员发布的一篇《Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip》文章里，他们就提及 2019 年对“量子优势”或“量子霸权”的胡乱炒作。Google Quantum AI and Collaborators. Quantum error correction below the surface code threshold.Nature(2024)
该文指出，“指数级减少错误”其实是与以前各种吹得很大、实际上根本找不到用途的量子计算机相比，这次谷歌的“错误更少、稳定性问题更少”，而不是“达到了能够找到用途的程度”。
Willow 量子芯片在用 101 个物理量子比特构成 1个逻辑量子比特时每个纠错周期的误差为 0.143% ± 0.003%，这还不成气候。
而在国际互联网上，读者会发现，没有多少人对题述的谷歌 Willow 量子芯片感兴趣，在谷歌搜索引擎，相关关键词的搜索热度在披露数小时后就下降了。
目前，量子计算机需要大量的物理量子比特来实现错误率相对低的、数量较少的逻辑量子比特，受环境扰动大，不擅长处理大量数据，现在缺乏有用的算法。量子计算在可预见的未来不能攻破现存的加密算法。
目前，世界上有许多量子计算公司筹集资金并通过提供“咨询”赚取利润。反对量子计算炒作的学者Sabine Hossenfelder严肃的地指出：这看起来意味着这些单位和个人认为现在世界上没有能够解决现实世界挑战的量子计算算法，现有的量子计算算法大概真的很缺乏实际用途。
Sabine Hossenfelder指出：或许，通过让理论物理学家来研究量子计算，我们可以让这些人远离华尔街，这有利于社会。这算不算一种解决实际问题的方法？
在欧美互联网上，很多愤世嫉俗的民众说，如果量子计算真的有用，那么我们早就应该看到涉及它们的军事武器在各种地区冲突中大杀四方。
有国内网友也指出：这个世界唯一不骗人的是股价走势，如果谷歌真实现了量子计算机的突破，其股价最少是30%+，现在5%的涨幅说明有进步，但离量子霸权还远。
量子芯片的竞争，中美科技角力的下一个方向
事实上，在国内，量子芯片也在高速发展。早在今年10月底，央视新闻就通过直播镜头，向全球展示中国的量子芯片生产线，该生产线至今已生产出超过1500批次的流片，这意味着国产量子芯片离全面商用又近了一步。
据报道指出国产量子芯片研发时间长达6年，与世界研发量子芯片基本同步，目前中国已成功研制的量子芯片为全球集成规模最大、集成元件最多的量子芯片，可实现2500个量子比特的性能。这颗全球最先进的量子芯片已搭载于第三代超导量子计算机“本源悟空”之上，拥有72个超导量子比特的计算性能，已居于全球前列。
日本媒体报道，中国的公开量子技术专利数量已悄然超越美国，位居世界第一。
信息分析公司VALUENEX的统计也显示，自2021年至2024年，中国累计拥有3217项相关专利，位居全球第一，而美国的2740项专利排名第二。
并举例了中国某研究机构自主研发的第三代超导量子计算机“本源悟空”，已经向全球用户限时免费开放，“本源悟空”的国产化率超过80%。其搭载了中国首条量子芯片生产线上生产的72计算比特量子芯片、中国首套量子计算测控系统、中国首款量子计算机操作系统。 “本源悟空”已为来自全球133个国家的超过1500万人次提供了量子云服务。
因此，尽管谷歌的量子计算存疑，有炒作嫌疑，但不可否认包括谷歌在内的一系列美国科技公司以及中国科技领域都在量子计算发力。
这无疑是中美科技角力的下一个方向。我国目前的量子计算在国际上处在第一梯队，但距离世界最前沿还有差距，突出表现在应用生态上。
而量子芯片的竞争，从芯片元件构成来看，量子芯片依然包含传统的电子元件，也就是说量子芯片的制造仍然离不开光刻机，乐观的是，量子芯片对光刻机的要求不同于常规芯片，以光量子芯片为例，对于同样尺寸的芯片面积，光子芯片需要的元器件数量要少，对芯片的集成度要求低，在特征尺寸上，量子芯片不需要特别细微的特征尺寸，对光刻机精度也降低了。
这意味着在量子芯片领域，我国被光刻机卡脖子的可能性小，也恰恰具备弯道超车的可能性，至少从目前的进度来看，中美在量子计算的差距还没有倍数级拉开，但无论如何，压力来到了我们这边。
如果是炒作，有句话是说，国外科技界负责畅想，中国负责实现，一旦量子芯片取得重大突破，对传统芯片产业链条上的玩家包括台积电、ASML都将造成巨大冲击，中国科技产业突破的诉求理应更强，这或许是决定下一阶段科技竞争力的一个重要方向。
作者：王新喜 TMT资深评论人 本文未经许可谢绝转载
热门跟贴