量子计算:hype破局之后,产业落地走到哪一步了?
刷科技新闻的时候,你肯定刷到过「量子计算颠覆世界」的标题。喊了快二十年,大部分人对它的印象还停留在「听起来很厉害,但不知道到底能干啥」,甚至有人一提带量子的就觉得是骗局。
我去年线下参观过国内头部量子计算创业公司的实验室,那台两米多高的银灰色杜瓦瓶,轰轰的制冷声震得人脚发麻,谁能想到保温层里面,就躺了一百多个需要接近绝对零度运行的量子比特,还随时带着没法消除的噪声。
别被神话骗了:量子计算的能与不能
很多科普说量子比特同时是0和1,n个量子比特就能同时表示2^n个状态,算力随比特数指数增长。这个说法没错,但太简化了。
真实的技术边界很清晰:它不是要取代经典计算机。现在最先进的NISQ(含噪声中等规模量子)计算机,算个100以内的加减乘除,都不如你手里一百块的功能机快,错漏还多。
它的核心优势,只在特定的复杂组合优化、量子级模拟问题上,能把原本经典计算机需要几年甚至几十年才能算完的结果,压缩到几天甚至几小时。这才是它真正的价值。
说白了,量子计算是经典算力的「外挂」,不是替代品。以后的算力体系,肯定是经典计算机处理日常任务,遇到搞不定的硬骨头,再扔给量子计算跑,就是这么个搭配。
经典比特与量子比特叠加态原理对比图
当前产业格局:全球玩家都在抢什么
量子计算的产业链其实很清晰:上游是量子芯片设计制造、低温制冷设备、核心控制部件,中游是量子计算云平台和算法软件,下游是各行业的应用落地。
上游现在还是欧美日卡脖子的地方多,比如给量子芯片降温的超低温制冷机,核心技术目前还掌握在少数几家海外厂商手里,国内这两年才刚突破样机,离大规模商用还有距离。量子芯片的良率,国内和IBM谷歌比,也还有两三年的差距。
不过中游和下游的进展比很多人想的快。国内几家头部玩家,现在都已经上线了百比特级别的量子计算云服务,给药企、物流、金融企业开放测试。
已经有落地测试的场景不少:比如创新药研发里,模拟小分子和靶点的结合构象,原来经典超算算一个新靶点要三五个月,量子计算现在能把时间压缩到一周以内,能帮药企省掉几百万的试错成本。还有快递物流的路径优化,跨城市几百个网点的配送路径优化,原来经典算法要算十几个小时,NISQ设备几个小时就能出更优解。
国际上IBM已经推了400多比特的芯片,喊出2030年实现百万比特纠错的目标,谷歌早就靠悬铃木样机实现了量子优越性,现在也在拼命堆应用落地。国内的科研机构和创业公司,基本上每半年就能把比特数翻一倍,进度其实不慢。
全球NISQ阶段量子计算芯片比特数量增长趋势图
落地的真问题:泡沫、噪声和卡脖子
落地的真问题:泡沫、噪声和卡脖子
说实话,现在这个行业的泡沫真不小。很多创业公司刚做出来十几个比特的样品,就敢吹自己即将实现通用量子计算,二级市场估值炒到上百亿,说白了就是赚资本的快钱。还有一堆骗子借着量子的名气,卖什么量子养生、量子鞋垫,把整个赛道的名声都搞坏了。
去掉泡沫,现在产业落地最大的技术障碍,还是退相干和量子纠错。量子比特太娇贵了,一点温度波动、一点电磁波干扰,就能让叠加态塌缩,计算出错。现在要做一个能用的纠错逻辑比特,需要几千个物理比特来做冗余,全球现在还没有谁能拿出可商用的大规模纠错方案,这个坎过不去,通用量子计算机就永远出不来。
另外就是人才缺口,整个国内量子计算领域,能从头到尾搞定芯片设计、控制、算法的全链条人才,加起来也不到一千人,高校每年培养的合格毕业生也就几十个,缺口太大了。
治理层面的问题也得提前说:一旦未来大规模纠错量子计算机落地,现在基于RSA的整个互联网加密体系都会被破解,所有人的银行密码、隐私数据、商业机密都会裸奔,这个风险不是远在天边,全球现在都在赶后量子密码标准的落地,我们国家也已经把后量子密码的国家标准提上了日程,这个布局晚了就要挨打。
未来三五年:别等通用,先吃NISQ的饭
行业里有个共识,通用容错量子计算机,至少还要15到20年才能落地,别听那些炒概念的吹三五年就能出来,都是忽悠。
那未来三五年,量子计算能走到哪?
我的判断很明确:第一批能赚钱的商用落地,会出现在NISQ能解决的高价值细分场景,就是新药分子模拟、新能源材料模拟、金融衍生品定价、高端物流调度这几个方向。这些领域本来就愿意为算力花大价钱,痛点够明确,不需要完美的纠错就能拿到比经典计算更好的结果,商业模型能跑通。
上游国产化会有实质性突破,国产超低温制冷机、量子比特测控设备会逐步替代进口,把整个产业链的成本降下来。国内也会出现至少一到两家,能稳定提供百比特以上商用量子计算云服务的公司,会有越来越多的传统企业开始用量子算力做测试。
不过话说回来,哪怕进度再快,未来五年量子计算也不会颠覆你的生活,不会取代你的手机电脑,更不会让现有互联网马上瘫痪。它就是一个慢慢长出来的新基础设施,像上世纪五六十年代的经典计算机一样,先在工业和科研领域用起来,再慢慢渗透到普通人的生活里。
不神化,不贬低,看进度,等落地。这就是量子计算现在最真实的状态。