谷歌的量子芯片的突破点在于，其量子比特数达到105个，却可以在使用更多量子比特时指数级地减少错误
文｜成孟琦
近日，谷歌对外宣布，其最新研发的量子芯片Willow取得重大技术突破，这款芯片不仅在计算速度上实现了前所未有的提升，还解决了长期困扰量子计算的纠错问题。
在计算速度上，该芯片可以在5分钟内完成一项标准基准计算，而当今最快的超级计算机要完成这一计算需耗时“10的25次方”年，这一时间比宇宙的年龄还长。
消息一出，不仅在全球科技界引起巨大的轰动，还使谷歌股票收涨5.59%，创下今年4月以来最大单日涨幅，公司市值一夜大增1120亿美元（约合人民币8120亿元）。
12月11日，“量子芯片热”漂洋过海开始在A股蔓延，涉及量子技术领域的个股出现大幅上涨，科创100ETF基金（588220）收涨0.84%，成交额3.71亿元，科创100指数的成分股中，国盾量子收涨14.34%，恒玄科技涨近10%，芯动联科涨6.91%，艾力斯涨5.58%。
民生证券认为，“量子计算有望颠覆经典计算架构，成为解决AI（人工智能）算力瓶颈的颠覆性力量，或成为发展新质生产力的重要抓手。”
谷歌发布史上最强量子芯片
本轮横跨全球的“量子芯片热”，起源于谷歌12月9日发布在《自然》杂志最新一期上的论文。
文章表示，谷歌已找到一种将Willow芯片量子比特串联起来的方法，随着量子位数量的增加，错误率不但会下降，还可以实时纠正错误，并称这是迈向量子计算商业应用的关键一步。
具体看来，Willow芯片能够在不到5分钟的时间内完成一个标准的基准计算，而当今最快的超级计算机完成同样的计算需要耗时“10的25次方”年，这一时间比宇宙的年龄还长。
对于这项突破，科技大佬纷纷点赞。
特斯拉首席执行官马斯克在社交网络上用一声惊叹“Wow”来回复谷歌首席执行官Sundar Pichai，随后，Pichai告诉马斯克，或许以后可以合作在太空中建立一个量子集群。
OpenAI首席执行官Sam Altman也转发了Pichai发布的内容并送上祝福。
科技大佬们对Willow的表现兴奋不已，普通人又该如何理解谷歌Willow芯片的意义？
对此，香港中文大学量子控制实验室告诉我们，“谷歌的量子芯片Willow的突破点在于，其量子比特数达到105个，却可以在使用更多量子比特时指数级地减少错误。量子比特对环境扰动极其敏感，通常量子比特越多，发生的错误就越多，所以，控制错误率是量子计算规模化的重要前提。”
量子计算商业化还有多远？
值得注意的是，虽然量子计算规模应用还远未实现，但市场竞争已十分激烈。
海外算力巨头方面，IBM 、微软、亚马逊以及英伟达等公司都在投入巨资研发量子计算技术，以抢占未来在人工智能、药物研发、能源等领域的市场份额。
据悉，英伟达近期宣布了四项量子计算领域合作项目，包括与谷歌的量子AI部门Google Quantum AI合作，借助英伟达的AI超级计算技术开发下一代谷歌量子处理器；与美国离子阱量子计算巨头IonQ合作，利用英伟达的CUDA-Q平台和IonQ的量子计算硬件完成业界首个端到端应用程序工作流演示；与芬兰量子软件公司Algorithmiq合作，将英伟达的加速超级计算技术集成到Algorithmiq的量子软件解决方案中等。
中国市场方面，发源于中国科大的国盾量子也传来新消息。据悉，近期，中国电信旗下的中电信量子信息科技集团有限公司控股科大国盾量子技术股份有限公司项目已完成全部审批流程，并入选国务院国资委“中央企业专业化整合重点项目”。
此外，腾讯量子实验室由香港中文大学量子计算科学家张胜誉教授在2018年领衔组建，主攻量子计算云及器件，推出过量子开放系统的绝热演化捷径、自研量子参量放大器，近年主要进展集中在量子化学模拟、材料设计和新药研发方向。
早于2015年便成立了量子实验室的阿里巴巴集团，则于2023年11月放弃量子计算研发。彼时，阿里达摩院回应称，为了进一步推动量子科技协同发展，阿里达摩院联合浙江大学发展量子科技，达摩院将量子实验室及可移交的量子实验仪器设备捐赠予浙江大学，并向其他高校和科研机构进行开放。
尽管量子芯片展现出超强的计算能力，但香港中文大学量子控制实验室称，目前国内外的量子计算领域普遍以离子阱、超导量子比特和中性原子作为主流量子计算研发路线，但技术实现条件极为苛刻，需要在超真空和接近绝对零度（约零下273.15摄氏度）的物理状态下进行。且超导量子计算机仍处于早期的研究和开发阶段，距离广泛的商业化应用还有一段距离，离能实现超越经典计算机的实用算法，如大数分解，还差好几个数量级。
不过，该实验室同时称，“目前的量子计算机对于大多数商业和科学应用来说太小且太容易出错，谷歌芯片Willow的成果，使量子计算规模应用看到了希望。”
长城证券研报显示，量子科技目前主要包括量子通信、量子计算、量子测量三大领域。量子通信产业处于量子通信保密的第一阶段，中国量子通信基础设施处于领先水平。据中国信息通信研究院数据，目前，中国已建成超过1万公里的量子通信骨干网络，覆盖全国多个省份。市场前景方面，全球2022年量子计算的销售额将达到11亿美元，并将以48.1%的复合年增长率增长，到2027年达到76亿美元。2023年-2027年，量子计算市场的投资将以11.5%的复合年增长率增长，到2027年底达到近164亿美元。
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