量子计算：一个可能还需要等待10年甚至20年的风口

曾经有一段时间，甚至直到几年前，人工智能还在科技世界的角落里默默无闻，无人问津。如今，量子计算正处于类似的境地。它会成为下一场技术变革的革命吗？

上周四，在英伟达的2025 GTC大会的“量子日”期间，众多量子行业首席执行官和研究人员在一系列小组讨论中探讨了这一可能性。这一活动是在英伟达首席执行官黄仁勋在一月份的消费电子展上发表评论后举办的：他声称“量子计算机要真正有用需要15年，这已经是比较乐观的估计了。30年可能算是比较悲观的了。如果你选择20年，我们很多人都会相信。”

这些言论引发了华尔街量子公司股票的大规模抛售，并促使D-Wave Quantum Inc.的首席执行官艾伦·巴拉茨在博客中愤怒回击，后来他表示，“当他（黄仁勋）说了一些愚蠢的话时，人们并不会认为那是愚蠢的。”

在GTC量子日活动的开幕致辞中，黄仁勋为他言论所引起的轰动提供了他自己的“道歉”。“这是历史上第一次，一家公司的首席执行官邀请所有客人来解释他为什么错了，”黄仁勋告诉GTC与会者。“我们非常关心这个生态系统。整个活动对我来说就像是一场心理治疗。”

应对量子挑战

正如众多参与者所解释的那样，量子计算是一项困难、复杂且繁琐的工作。公司还发现，如何让量子在现实世界的应用中发挥作用，这一难题可以用多种方法来解决。

量子背后的前提是，它与依赖“比特”（0或1）进行计算处理的经典计算系统不同。量子比特可以是1和0，这使它们能够以令人印象深刻的规模处理数字，显著超越传统计算机。量子比特是一种携带计算机信息的微小粒子。

构建能够有效利用量子比特的计算机一直是一个巨大的挑战。D-Wave正在使用一种称为“退火”的过程，通过施加外部磁场来操纵量子比特。最近，D-Wave宣布一篇科学论文验证了其解决大多数经典计算机无法解决的问题的能力。“仍然有一些经典计算机无法解决的计算难题，人工智能也无法解决这些问题，”巴拉茨说。

其他公司则利用不同的方法来利用量子的力量。Quantinuum（霍尼韦尔国际公司多数控股）和IonQ使用囚禁离子或带电原子作为量子比特。这使这些公司能够将它们连接在一起作为基础电路，并执行计算机操作。

一些公司进一步扩展了这一概念，将量子计算机放置在芯片上。Seeqc（英伟达是其投资者之一）正在开发一个数字量子计算平台，该平台将利用芯片为量子计算机的所有核心功能提供动力。“除非我们能弄清楚如何在芯片上构建量子计算机，否则我们永远无法实现这一目标，”首席执行官约翰·莱维说。

这种量子处理单元（QPU）的概念提供了一个诱人的可能性，即它最终可以与图形处理单元（GPU）或中央处理单元（CPU）结合，从而显著加速计算。英伟达在这一领域的贡献是CUDA-Q，一个用于编程混合量子系统的开放平台。

去年11月，英伟达宣布将把其CUDA-Q平台与德国、日本和波兰的超级计算站点连接起来，为高性能系统中的QPU提供动力，这些系统还利用了GPU和CPU。

“问题不在于一个会取代另一个，”IonQ总裁兼首席执行官彼得·查普曼说。“它们今天已经在一起工作了。我预计这将是QPU、GPU和CPU共同工作。”

努力减少错误

行业面临的一个关键问题是，量子计算机以容易出错而闻名。找到解决这一问题的方法，即纠错，已成为当今量子行业的“圣杯”。

在最近的一篇论文中，来自谷歌DeepMind的量子研究团队概述了他们如何利用人工智能算法引入一个解码系统，能够准确识别计算错误。这一解决方案，AlphaQubit，是一个基于神经网络的解码器，可以在数百个一致性检查中进行训练，并在量子比特开始表现异常时发现。

根据亚马逊网络服务公司量子技术总经理西蒙·塞韦里尼的说法，纠错将可能是决定哪种量子计算方法最终成功的决定性因素之一。

“（纠错）将成为决定哪种模式最终胜出的主题，”塞韦里尼告诉GTC观众。“我们相信纠错对于量子计算机兑现其承诺将非常重要。”

扩大规模以实现用例

量子计算的承诺是什么？正如GTC活动上多位演讲者所表达的共识，量子的巨大计算能力将创造自己的用例风暴。科学研究和药物发现是最常被提及的两个领域，以及许多需要巨大计算能力的应用。

目前，量子计算的竞争格局已经缩小为一场构建拥有最多量子比特的机器的竞赛。原子计算公司开发了一种神经原子量子计算机，拥有1180个量子比特，这是量子能力的最高基准之一。

然而，正如原子计算公司的创始人兼首席执行官本·布鲁姆所指出的，行业必须将量子比特容量显著提高，量子计算才能产生重大影响。“那些将改变世界的东西？你必须达到一百万个量子比特，”布鲁姆说。

与此同时，科技投资者继续向量子生态系统投入资金。根据Crunchbase提供的数据，仅在2024年，量子计算初创公司就筹集了15亿美元的风险投资，几乎是前一年7.68亿美元的两倍。

周四的一位演讲者将量子的发展描述为一个音量旋钮，随着时间的推移稳步调高。当行业达到一个无法忽视的噪音水平时，谁也无法预测，但本周在GTC上，对量子的未来充满乐观。

“这需要时间，”AWS的塞韦里尼说。“量子计算机将产生如此大的影响，最终这将是一场盛大的派对。”