量子计算来了，人类科技树继续爆炸？

 人类开始狂点技能树了？

 当地时间12月9日，谷歌宣布其最新量子芯片Willow在基准测试中表现惊人，Willow在不到5分钟的时间内完成了一个标准的基准计算，而当今最快的超级计算机需要耗时10^25年，这个数字远远超过了宇宙年龄。

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 谷歌在《Nature》（加急）和（CEO亲自）推特上发文宣布了上述结果，奥特曼（openAI的）马斯克等人都表示祝贺。

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 当然，笔者之前也听说过量子计算机，也有讨论科技革命的博主有谈论，但第一次听见成果，还如此惊人让我有些惊喜，我于是问了GPT量子计算是什么，下面是GPT的回答：

 量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式，与传统的经典计算机在运算和存储信息的方式上有根本区别。量子计算机利用量子比特（qubits）进行信息处理，而不是传统计算机中的经典比特（bits）。

 1. 经典计算与量子计算的区别

 经典比特：在经典计算机中，信息是以二进制比特的形式存储和处理的，每个比特要么是0，要么是1。

 量子比特（Qubit）：量子计算机中的信息单位是量子比特。量子比特不仅可以处于0或1状态，还可以同时处于0和1的“叠加”状态，这种现象被称为叠加原理。

 2. 量子叠加与量子纠缠

 量子叠加：量子比特能够同时处于多个状态，这使得量子计算机能够同时进行多个计算。举个例子，经典比特要么是0，要么是1，但量子比特可以是0和1的组合，这为并行处理提供了巨大优势。

 量子纠缠：量子比特之间可以通过量子纠缠产生一种紧密的关联性，即使它们相距遥远，改变一个量子比特的状态会立即影响到另一个量子比特的状态。这一现象使得量子计算能够在多个量子比特之间高效共享信息，从而实现高速的计算。

 3. 量子计算的基本原理

 量子叠加原理：量子比特可以同时处于多个状态，类似于经典计算机可以在多个位置同时“猜测”答案。量子计算机利用这一点并行计算，从而大幅提高效率。

 量子干涉：量子比特之间的叠加状态会相互干扰，从而影响结果的概率分布。量子计算利用干涉现象来增强正确答案的概率，并削弱错误答案的概率。

 量子测量：量子比特的状态在测量时会“坍缩”到一个确定的状态，这个过程不同于经典计算中状态的确认。量子计算通过巧妙的设计，在最后的测量中得到所需的答案。

 4. 量子计算的优势

 并行计算能力：由于叠加和纠缠现象，量子计算可以同时处理多个计算路径，这使得它在某些问题上的计算速度远超经典计算机。

 解决复杂问题：量子计算在处理一些复杂的计算任务上具有独特的优势，尤其是在因子分解、大数据分析、优化问题和模拟量子物理等领域。

 5. 量子计算的应用领域

 加密学：量子计算有潜力打破当前经典加密算法的安全性，例如，量子计算可以有效解决RSA加密算法中的大数分解问题。

 药物设计与材料科学：量子计算能够模拟分子和原子之间的相互作用，这有助于加速药物开发和新材料的发现。

 优化问题：在物流、金融、人工智能等领域，量子计算能够帮助解决复杂的优化问题，如最大化利润、减少成本等。

 人工智能：量子计算可以加速机器学习和深度学习模型的训练和优化。

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 早在2019年，谷歌就公开亮相其上一代量子计算机Sycamore，并宣传它仅用200秒就完成了一项计算，而这项计算理论上需要当时世界上最快的超级计算机10000年才能完成。本次宣传的Willow芯片拥有105个量子比特，这使得它在量子纠错和随机电路采样（RCS）方面达到了同类最佳性能。

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 在RCS基准测试中，Willow芯片在不到5分钟的时间内完成了一项标准计算，而这项计算对于目前最快的超级计算机来说，需要超过10^25年——不仅远超宇宙的年龄，也远远超出了我们对传统计算能力的理解。此外，其错误次数指数级下降，谷歌自定义的RCS性能吊打了超级计算机（注：此处有人认为仅为部分超算而非日常）。

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 谷歌CEO皮查伊表示：”高级 AI 将显著受益于量子计算。量子算法有基本的缩放规律作为支撑，正如我们用 RCS 看到的那样。对于许多对人工智能至关重要的基础计算任务，也存在类似的缩放优势。因此，量子计算对于收集经典机器无法访问的训练数据、训练和优化某些学习架构以及对量子效应很重要的系统进行建模将是不可或缺的。这包括帮助我们发现新药、为电动汽车设计更高效的电池，以及加速聚变和新能源替代品的进展。许多此类未来改变游戏规则的应用程序在经典计算机上将不可行；它们正等待着量子计算来解锁。“

 实验室主任兼首席运营官Charina Chou在发布会上说，虽然迄今为止的量子发现令人兴奋，但这些成果还是可以用传统计算机来完成。因此，我们面临的下一个挑战是：量子计算能否展现出彻底颠覆传统计算机的性能？还没有人在中型量子计算（NISQ，指有50-100量子比特的规模）时代展示过这样的成果。

 此前，亚马逊也公布了Quantum Embark计划，亚马逊表示：“它有可能通过解决即使是最强大的传统计算机也无法解决的问题来彻底改变行业。”

 笔者查阅了有关量子计算的美股上市公司，这里仅列出，不做投资推荐和建议：

 1. IonQ Inc. (IONQ)

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 主要业务：IonQ专注于量子计算机的研发与制造，提供量子计算云服务，并开展量子计算应用研究。

 技术进展：IonQ最近获得了五项新专利，涵盖量子电路优化、门操作控制、错误处理和系统性能提升。公司计划在未来三年内将量子比特数量提升至100个以上，并在2025年将双量子比特门性能提高到三个9以上。IonQ还通过收购Qubitekk的118项专利，进一步巩固其在量子计算领域的技术领先地位。

 2. D-Wave Quantum Inc. (QBTS)

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 主要业务：D-Wave Quantum专注于开发和交付量子计算系统、软件和服务，提供量子云服务、混合求解器和专业服务。

 技术进展：D-Wave Quantum在2023年11月宣布了Advantage2原型机，拥有超过1200个量子比特，并成功实现了量子纠错技术。该原型机在量子比特连接性、能量规模和质子相干时间方面显著提升，解决了自旋玻璃等经典困难优化问题的速度提高了20倍。

 3. Rigetti Computing, Inc. (RGTI)

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 主要业务：Rigetti Computing的主要业务包括开发量子集成电路、提供量子云服务平台、设计和制造量子芯片，以及开发量子操作系统和软件工具。

 技术进展：Rigetti Computing在量子计算领域取得了显著进展，包括推出84量子比特的Ankaa-2系统、计划在2025年推出36和100量子比特系统并在量子错误纠正和混合计算方面与多家公司合作。公司还开发了多芯片量子处理器，并在其量子云服务平台上实现了超低延迟集成。

 投资者亦可考虑半导体股，连接器股和电力股。

 那么，读者们认为谁会是未来呢？AGI？量子计算？室温超导？可控核聚变？我想，现在我们还是太保守太悲观，不如过十年回头再来看，我们会发现自己已经站在科技革命的开端了。

（风险提示：量子计算机性能不及预期，翻译错误等）

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