一直以來處於算力競爭邊緣的量子計算,究竟還需多久才能步入主流?
對於谷歌來說,這是一個尚待摸索的問題。12月12日,其宣布與英國國家量子計算中心達成合作,擬邀請後者為公司研製的Willow量子處理器尋找應用場景。根據新聞稿,研究人員或嘗試運用這項技術去破解疑難化學和醫學問題。
而在英特爾前首席執行官帕特·基辛格(Pat Gelsinger)看來,量子計算僅需兩年便可步入主流。日前接受《金融時報》採訪時,基辛格表示,量子計算將在兩年內普及並加速戳破AI泡沫,且將在2030年前徹底取代GPU。在他看來,量子計算將與經典計算、AI計算共同構成未來計算世界的「神聖三位一體」(Holy Trinity)。
這一預言在短短幾天內便得到了部分驗證:12月9日,量子硬件初創公司QuantWare正式發布了全新的量子處理器(QPU)擴展架構VIO-40K,並計劃於2026年實現量子芯片的大規模量產。在荷蘭代爾夫特總部,公司正在積極建設Kilofab——這座全球最大且首個專門用於量子芯片生產的晶圓廠。據稱,這將使其產能較現有水平提升20倍。
值得注意的是,QuantWare宣稱VIO-40K架構能夠支持1萬量子比特(qubit)的量子處理器,相當於當前主流商用量子處理器的近100倍。如谷歌的Willow芯片是 105 個量子比特,而IBM的Heron系列是156個。
這是否意味着,量子計算加速取代GPU,已是板上釘釘的事實?
尚未收斂的路線之爭
與谷歌和IBM的全棧商業模式不同,QuantWare始終專注於量子芯片供應商的定位,其創始人馬特·萊拉桑(Matt Rijlaarsdam)表示,其目標是成為「量子計算時代的英特爾」。
這意味着,QuantWare能夠主動擁抱現有算力生態。按照公司描述,其VIO-40K架構芯片能與英偉達的NVQLink平台相兼容。未來低延遲、高吞吐量的傳統AI超級計算機將能夠與大規模量子計算相集成,並通過英偉達CUDA-Q平台為開發者提供訪問這些資源的接口。換言之,VIO-40K架構的設計意圖並非取代,而是加入主流。
就連英偉達CEO黃仁勛也表態,量子計算的未來核心在於「糾錯」,而實現這一目標的重要路徑,是將量子處理器與GPU超級計算機深度融合。
此外,QuantWare VIO-40K架構的「萬級」基於一種側重擴大物理量子比特的規模的研發策略,這與谷歌、IBM等採取的性能優先策略有所不同。
以谷歌的戰略路線圖為例,其目前已實現「超經典量子計算」和「量子糾錯原型」兩個關鍵節點,僅證明了量子計算的可實現性,而非有用性。而想要到達「長壽命邏輯比特」的第三關鍵節點,需要在包有現存系統質量下,實現1000個量子比特。
而從更宏大的視角來看,量子計算作為前沿技術,其技術路線之爭尚未收斂。QuantWare、谷歌等採取的是超導技術,按照中金公司的分類,其屬於基於固態體系的「人造粒子「路線。另一類路線是基於原子體系的「天然粒子」路線,如離子阱、光量子與中性原子。該機構表示,各路線在穩定性、可擴展性和保真度等方面權衡取捨明顯,目前尚無單一路線占據絕對主導地位。
在各廠商研發策略、技術路線各不相同的背景下,部分學者如量子物理學家詹姆斯·惠特菲爾德(James Whitfield)質疑量子計算的商用可行性,他聲稱:「這項技術進步令人印象深刻,但認為它能突然解決一些經濟上可行的問題,還是略顯牽強。」
儘管意見各不相同,從各方面來看,至少量子科技已進入產業化加速期。2025年「國際量子科學與技術年」的設立及諾貝爾物理學獎對量子領域的認可,標誌着該領域從理論研究向產業應用的關鍵跨越。或許正如基辛格所說,未來十年將是量子計算在科技領域最具變革意義的時期之一。