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谷歌量子芯片的研发已经跑在了实用前面

2024-12-19

12月9日,谷歌公司正式推出其最新的量子计算芯片“Willow”,该芯片在处理错误方面具有显著的进步,能够随着量子比特(qubits)数量的增加实现指数级的错误减少。谷歌声称,这一突破相比于2019年推出的前代产品,展示了量子计算领域的重大进展。

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在谷歌宣布其新款量子芯片“Willow”取得“突破性进展”后,华尔街欢呼雀跃,相关股票应声飙升。然而,透过热闹的市场反应,这一芯片的实际应用能力却让人质疑:它是技术里程碑还是资本故事? 在量子计算尚未接近商业化的现实中,谷歌此举更像是一场“先开枪、后瞄准”的表演。

谷歌Willow量子芯片微弱但重要的进步

谷歌最新发布的Willow量子芯片确实展示了一些微弱但重要的进步,主要体现在以下几个方面:

错误率的指数级降低

Willow量子芯片实现了在量子比特数量增加的情况下,错误率能够以指数方式降低。这是量子计算领域的长期难题,因为量子比特的增加通常会导致系统错误的增多,而Willow的突破显著改善了这一问题,为构建“容错量子计算机”铺平了道路。

随机电路采样性能的显著提升

在随机电路采样(RCS)基准测试中,Willow在不到5分钟内完成了传统超级计算机需要10的25次方年才能完成的计算任务。虽然RCS的实际应用有限,但它是衡量量子计算系统性能的重要基准之一,这表明Willow芯片在某些特定计算任务上的潜力。这项技术最终可能被用于分子层面的药物研发、提前多日生成高度精确的天气预报,甚至破解现有的数据加密协议。谷歌量子AI负责人Hartmut Neven说:“该领域面临的下一个挑战是,在现有量子芯片上展示一个对现实世界应用有意义的‘实用的超越经典’计算。”Alphabet首席执行官Sundar Pichai称,Willow是“我们构建一台能够在药物发现、聚变能源、电池设计等领域具有实际应用的实用量子计算机旅程中的重要一步。”

对量子计算可扩展性的探索

Willow芯片的设计显现了超导量子比特在减少错误方面的技术潜力,但也暴露了限制。例如,其需要极低温环境(接近绝对零度),这对系统的规模化和实用性提出了巨大挑战。

技术创新的象征性意义

谷歌通过Willow展示了其在量子研究中的技术领先地位,尽管距离实际应用还有很长的路要走。这一突破表明量子计算的理论基础正在稳步转化为现实技术,提升了对未来突破的信心。

光环背后的技术现实

量子计算自诞生以来,就被誉为可以改变世界的“终极计算工具”。它承载着从破解密码到模拟化学反应,从优化物流到加速药物开发的无尽希望。然而,谷歌的“Willow”芯片虽宣称取得重要进展,其距离实用的量子计算机依然遥不可及。

量子比特数量不足

Willow主要是基于任务和基准测试得出结论,尚未证明其对现实世界问题的解决能力。实用的量子计算机需要数百万量子比特以支持复杂计算,而“Willow”只有105个。这一规模在行业内属于中等水平,尚未达到IBM等竞争对手的“量子体积”标准。真正解决实际问题的芯片,需实现数以百万计量子比特的互联,这一目标目前看来近乎天方夜谭。

扩展困难

超导量子比特技术对环境要求苛刻,系统规模化的难度依然巨大。Willow基于超导量子比特技术,需要接近绝对零度的冷却环境才能运行。如此苛刻的条件限制了其扩展性和普及性。

在目前的硬件架构下,规模化部署几乎不可能

缺乏实用案例

谷歌在公告中承认,“Willow”在真实世界中没有具体应用场景。虽然它在随机电路采样(RCS)测试中表现优异,但这一测试本身的意义更多在于学术验证,而非现实问题的解决。这种“任务导向型”成果,距离市场所需的“应用导向型”技术还有相当距离。这与市场的高期望形成一定落差。

这些技术上的限制揭示了一个核心问题:谷歌的量子芯片目前更像是“概念证明”,而非商业化工具。

量子计算的营销秀

尽管“Willow”芯片的进展有限,但谷歌却通过精心策划的发布与宣传,引发了市场的狂热反应。这种“技术突破”背后的资本博弈,是谷歌的惯用策略。

资本市场的“想象溢价”

谷歌发布“Willow”后,其母公司Alphabet股价在短短一周内上涨了13%。与此同时,其它量子计算相关股票如Rigetti Computing、D-Wave等也迎来大幅增长。资本市场对量子计算的未来前景充满期待,然而,这种投机性的热情往往忽略了技术转化为商业价值所需的时间和成本。

科技竞赛的“秀肌肉”效应

近年来,谷歌在生成式AI领域的地位遭遇挑战,尤其是微软携手OpenAI在ChatGPT上的成功让谷歌备受压力。发布量子芯片,既是一场自我证明,也是一种对竞争对手的高调回应。“Willow”并未提供立竿见影的成果,却成功吸引了公众注意,强化了谷歌在技术前沿的品牌形象。

投机者的狂欢

不少市场参与者将量子计算视为“下一个生成式AI”,认为这项技术将引领新一轮产业革命。然而,这种热潮更多基于未来的猜测,而非现阶段的实际成果。正如有分析师指出:“当前量子计算领域的炒作与2022年AI热潮初期如出一辙,最终只有极少数公司能够脱颖而出”。

量子计算未来的实用化路径

尽管谷歌的“Willow”尚未具备实用性,但量子计算的潜力依然不容忽视。从科学研究到商业应用,量子计算的未来取决于以下几个关键方向:

小规模应用的突破

一些无需大规模量子比特的任务,例如优化天气预测、提升物流效率和简化供应链管理,可能率先受益于量子计算。这类应用对量子计算的硬件要求相对较低,有望成为技术商业化的先行领域。

混合计算的过渡阶段

量子计算并非要完全替代经典计算,而是与之协作解决特定领域的复杂问题。例如,在分子模拟和材料设计中,量子计算可与超级计算机配合,从而提升研究效率。这种模式将成为未来数十年的主流。

多方协作与技术标准化

当前,量子计算领域的竞争如火如荼,但实现规模化应用需要更多的跨行业协作。例如,IBM提出的“量子体积”评估方法,为量子计算机的性能提供了标准化基准。这种统一的评价体系将有助于行业的发展和投资者的理性判断。

科技革命需要理性与耐心

谷歌的“Willow”芯片展示了量子计算领域的技术进展,但也凸显了其目前的局限性。正如芝加哥大学教授Andrew Cleland所言:“谷歌的进步很重要,也很必要,它让我们离目标近了一些,但人类距离实用量子计算机还有很长的路要走。在这样一个新兴领域,理性与耐心显得尤为重要。

在全球范围内,技术进步往往经历三个阶段:探索、验证和应用。谷歌的“Willow”尚处于验证阶段,离大规模应用尚有一段距离。此时,炒作与投机或许会给市场带来短暂的喧嚣,但真正推动社会进步的,是那些脚踏实地解决问题的创新者。

量子计算承载着重新定义世界的潜力,但它的成熟需要时间和努力。谷歌的“Willow”芯片所引发的热潮,更多是一次精心策划的资本营销,而非一场技术革命。面对量子计算,我们既要看到其前景的光明,也要认识到其道路的漫长。唯有在热情与理性之间找到平衡,才能真正迎来这一技术改变世界的那一天。

科技的价值,不在于吹响喇叭,而在于为社会提供实实在在的解决方案。(财富中文网)

作者王衍行为财富中文网专栏作家,中国人民大学重阳金融研究院高级研究员、中国银行业协会前副秘书长、财政部内部控制标准委员会咨询专家

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编辑:杜晓蕾

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