量子芯片來襲 谷歌微軟殺瘋了？

「用商業(yè)角度 破解世界變化」

這是「商業(yè)偵探佳」的第 134篇視頻

如果有人告訴你：3～5年后，沒人愿意買甚至不會再談?wù)撚ミ_(dá)的芯片，GPU 行業(yè)直接Game Over……

——你會不會覺得這個人瘋了？

今天，我們就來聊聊量子芯片，它真的要來了么？

它為何可能顛覆英偉達(dá)的芯片霸主地位？最重要的，它將帶來怎樣的商業(yè)機(jī)遇與風(fēng)險？

量子芯片？啥東西？！

我們先搞清楚，量子到底是什么？

"量子" 這詞可能早被某寶的營銷玩壞了，讓人聽著就自帶“玄學(xué)”濾鏡。它聽起來很高端，但大多數(shù)人都似懂非懂。簡單來說，量子是物質(zhì)和能量的最小單位，小到幾乎沒有物理大小。

比如，你可能聽說過光子嫩膚，這里的“光子”就是光的量子。但要澄清一點(diǎn)哦，光子嫩膚其實(shí)根本沒用到光子的量子屬性，準(zhǔn)確點(diǎn)叫它“光能嫩膚”還更貼切。

那什么是量子芯片？量子芯片（Quantum Chip），顧名思義，就是利用量子力學(xué)的物理特性進(jìn)行運(yùn)算的芯片。那么，量子到底有什么特性？

最核心的概念就是疊加態(tài)（Superposition）。

聽不懂？薛定諤的貓就是一個典型的例子——簡單來說，就是多種狀態(tài)可以同時存在。

但這聽起來還是有點(diǎn)玄，我們具體看看它和 傳統(tǒng)芯片 有什么區(qū)別：

傳統(tǒng)芯片（CPU/GPU） 里的基本信息單位是 比特（Bit），它要么是 0，要么是 1，計算時需要 一個比特一個比特地按邏輯推演。

量子芯片（QPU） 里的基本信息單位是 量子比特（Qubit），它 既是 0 又是 1，是一種疊加態(tài)。而 多個量子比特組合在一起，就可以同時計算所有可能性，直接輸出答案。

聽著還有點(diǎn)暈，那我們拿走迷宮打個比方，英特爾的CPU就像一個人，一個路口一個路口一條路一條路地找出口；而英偉達(dá)的GPU呢，相當(dāng)于這個人分身多個自己，每條路派一個，同時找出口；到了量子芯片Qpu，這個人就直接變身?xiàng)钭檄?，像她在《瞬息全宇宙》（《Everything Everywhere All at Once》）里一樣， 大家體會一下這個電影標(biāo)題里的后半句All at once的意境，瞬時疊加了所有可能，類似來了個上帝視角，掌握了全局包括出口路線。是不是聽著就感覺快很多，量子芯片究竟厲害到什么程度呢？

下面是和網(wǎng)絡(luò)安全專家卡洛斯·莫雷拉的采訪片段：

您提到過量子計算機(jī)非常強(qiáng)大，那究竟有多強(qiáng)大呢？

從計算能力來看，一臺量子計算機(jī)相當(dāng)于1000個數(shù)據(jù)中心的總和，因此它們具有無窮能力！

聽起來是不是感覺GPU和它一比，都弱爆了！如果你能一個量子芯片搞定1000個采用GPU的數(shù)據(jù)中心的事，你還會想買GPU么？是不是對于英偉達(dá)和GPU行業(yè)是摧毀性打擊？

問題是，量子芯片要來了嗎？

量子芯片 準(zhǔn)備好了嗎？

量子芯片真正落地，還需要攻克幾大難題：

1. “激發(fā)”出量子狀態(tài)難

理論上，我們的世界本質(zhì)上就是量子世界。但問題是，誰真正見過量子？我們從未在現(xiàn)實(shí)中見過“瞬間移動”或“心有靈犀”這些量子特性，因?yàn)榱孔映叨葮O小，外界干擾過多。

它們的現(xiàn)象往往被抵消，無法在日常環(huán)境中顯現(xiàn)。因此，量子的許多“神奇特性”只能在極端實(shí)驗(yàn)環(huán)境下被觀察到。

要真正激發(fā)量子狀態(tài)，目前有三條主要技術(shù)路線：

超導(dǎo)量子：當(dāng)前最成熟的路線，代表企業(yè)包括 IBM、谷歌。例如，谷歌 2023 年的量子處理器聲稱6 秒完成傳統(tǒng)計算機(jī) 47 年的計算任務(wù)。

離子阱：比超導(dǎo)量子更穩(wěn)定，但計算速度較慢，代表企業(yè)有 IonQ 和 Honeywell。

光子量子：核心部件不需要超低溫，理論上可行性高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)?；y度大。中科大研發(fā)的“九章”量子計算機(jī)就采用了光子路線。

2. 量子計算普及仍然遙遠(yuǎn)

這幾條技術(shù)路線其實(shí)都已經(jīng)造出了量子計算機(jī)，但距離真正普及還很遙遠(yuǎn)。

看看谷歌 2023 年的量子處理器，已經(jīng)宣稱達(dá)到了“量子霸權(quán)”，但它的計算能力僅相當(dāng)于70 個量子比特。

相比之下，傳統(tǒng)芯片的計算單位早已達(dá)到上億個比特，量子計算仍然處于起步階段。

另外，量子計算機(jī)的硬件龐大、造價昂貴，谷歌的量子芯片設(shè)備體積巨大、成本高昂，離真正的商業(yè)化應(yīng)用還有很長的路要走。

3. 計算錯誤率高，不夠穩(wěn)定

比技術(shù)普及更棘手的問題是，量子計算的錯誤率依然非常高。

量子比特的計算是疊加了無數(shù)種可能的結(jié)果，最終呈現(xiàn)哪一個答案，受到諸多干擾因素的影響，結(jié)果可能并不穩(wěn)定。因此，量子計算目前仍然面臨巨大的計算誤差挑戰(zhàn)。

以谷歌 2023 年的量子計算機(jī)為例，它的邏輯比特計算錯誤率高達(dá) 2.914%。

雖然這對行業(yè)來說是進(jìn)步，但想象一下，如果你的電腦在計算過程中頻繁出錯，你還敢用嗎？

這也是為什么，在 2024 年 CES 上，英偉達(dá) CEO 黃仁勛仍然表示，量子計算真正到來可能還需要 20 到 30 年。

不過別急著為英偉達(dá)松口氣，黃仁勛的講話既反映出QPU的開發(fā)難度，同時也側(cè)面反映出英偉達(dá)內(nèi)部量子芯片的開發(fā)進(jìn)展肯定不是很順利。而科學(xué)的發(fā)展的速度，總是被類似Chatgpt和DeekSeek這樣冒出來的另類，改寫發(fā)展的軌跡，過去不到100天，兩件事把量子芯片商業(yè)化大大加快，都和英偉達(dá)沒有關(guān)系。

量子芯片 大事件！

第一件大事：谷歌發(fā)布新一代量子芯片 Willow

2023 年 12 月 9 日，谷歌宣布開發(fā)出新一代量子芯片 Willow。

大家可能會好奇，這次的計算能力有多炸裂？確實(shí)炸裂，0 多到數(shù)不過來。

但更關(guān)鍵的是，它攻克了一個困擾量子計算 30 年的難題——顯著降低錯誤率。

最驚人的是，量子比特越多，錯誤率反而越低，這意味著量子計算可以在大規(guī)模環(huán)境下保持可控的穩(wěn)定性，不再只是實(shí)驗(yàn)室里的“炫技”，而是真正向?qū)嵱没~進(jìn)。

它是怎么做到的？原理超級復(fù)雜，但可以粗略理解為“大型投票團(tuán) + 仲裁機(jī)制”。對于每個計算結(jié)果，系統(tǒng)會進(jìn)行集體投票表決，再通過 “仲裁”篩選錯誤結(jié)果，最終確保輸出的計算更加可靠。

這次突破意味著，量子計算不再是實(shí)驗(yàn)室里的概念性實(shí)驗(yàn)，而是可以走向真正的應(yīng)用，至少可以當(dāng)個實(shí)習(xí)生了。

第二件大事：微軟發(fā)布全球首個拓?fù)淞孔有酒?/strong>

2024 年 2 月 19 日，微軟宣布成功制造出全球首個拓?fù)淞孔有酒榜R約拉納 1 號”。

為什么這事更重要？因?yàn)槲④洓]有沿用目前主流的三大量子技術(shù)路線（超導(dǎo)、離子阱、光子），而是選擇了一條完全不同的路徑——拓?fù)淞孔佑嬎?/strong>。

這一路線被認(rèn)為有望大幅提升量子芯片的性能和穩(wěn)定性，解決當(dāng)前量子計算最頭疼的問題。

拓?fù)淞孔佑嬎闶鞘裁矗?/strong>

這個“拓?fù)洹备拍盥犉饋韽?fù)雜，其實(shí)最早是個數(shù)學(xué)理論，研究在拉伸、扭曲、彎曲等形變下，物體不變的核心特性。

最經(jīng)典的案例就是甜甜圈和咖啡杯——在拓?fù)鋵W(xué)看來，它們是一樣的！因?yàn)閮烧叨加幸粋€洞，不管怎么拉伸、折疊，變成手套、輪胎、花瓶……只要洞還在，拓?fù)鋵W(xué)上就認(rèn)為它們是同一種東西。

真的達(dá)到我們中國人說的“萬變不離其宗”。

拓?fù)淞孔有酒?真那么厲害嗎？

那拓?fù)淞孔有酒巧?？說白了就是利用拓?fù)鋵W(xué)概念，通過特殊物理粒子構(gòu)建更穩(wěn)定的量子比特來做芯片。有啥好處？

之前提到的超導(dǎo)量子、離子阱、光子三條路線，可以理解成“用一盤散沙堆的城堡”，雖然能建起來，但結(jié)構(gòu)脆弱，容易受外界干擾，風(fēng)一吹就塌。而且規(guī)?；茈y，一旦量子比特數(shù)量增加，出錯率也會大幅提升。

而拓?fù)淞孔佑嬎?/strong>則像“用樂高積木搭建的城堡”——結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易受外界干擾，誤差小，計算更精準(zhǔn)。

同時，它的規(guī)?；瘽摿薮?，不是幾十、幾百個量子比特，而是未來可能直接沖擊百萬級別！

這么好的路線為什么那么多公司不做么？因?yàn)殡m然相關(guān)技術(shù)理論很早就有了，但過去一直無法真正實(shí)現(xiàn)，所以幾乎只有微軟一直在堅(jiān)持探索。他們這次突破，號稱是發(fā)現(xiàn)了新材料，終于讓拓?fù)淞孔佑嬎愠蔀榭赡堋?/p>

難怪微軟在 1 月，黃仁勛發(fā)表前面那番言論后馬上貼臉開大，表示不用等20，30年，今年就是“量子準(zhǔn)備就緒之年”。

只是目前微軟發(fā)布的相關(guān)研究還在接受科學(xué)界的審查，但如果最終被證實(shí)成立，那量子計算離我們就真的不遠(yuǎn)了！

下面是和網(wǎng)絡(luò)安全專家卡洛斯·莫雷拉的采訪片段：

我知道量子芯片已經(jīng)非常接近了，那到底有多近呢？

無論谷歌是否提出了具體方案并明確表示了什么，實(shí)際上還得3到5年時間來實(shí)現(xiàn)。

不過發(fā)展正在加速，不僅是微軟，亞馬遜也推出了量子云服務(wù)。畢竟技術(shù)的發(fā)展有時可是呈指數(shù)級的。

至于英偉達(dá)，如果不能快速跟上，或者沒有找到能和微軟等技術(shù)更“ready”的公司合作的機(jī)會，那可能就要面對“降維打擊”了。

說到這，大家是不是感覺量子芯片只是科技行業(yè)，巨頭們的暗戰(zhàn)，可以說，你、我，都應(yīng)該對量子時代的到來有所準(zhǔn)備，這才是真正巨大的風(fēng)口。

量子芯片 將撼動哪些領(lǐng)域？！

先說近在眼前的，量子芯片還沒完全落地，但資本市場和 VC 產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始躁動，從去年12月谷歌發(fā)布Willow開始，Rigetti Computing等量子概念股就開始大幅波動，注意哦，大幅波動證明市場熱情高漲，但同時風(fēng)險也非常大。

另外微軟發(fā)布拓?fù)淞孔有酒坏揭恢艿臅r間，以色列量子計算初創(chuàng)企業(yè)Quantum Machine就宣布完成1.7億美元的C輪融資，資本加速押注這一賽道。

再說長遠(yuǎn)一點(diǎn)，我們正面臨一場“硬件革命”：首先量子芯片真正進(jìn)入商業(yè)普及階段，最直接的變化就是硬件基礎(chǔ)設(shè)施的大升級：像數(shù)據(jù)中心、超級計算機(jī)、服務(wù)器 需要替換成量子架構(gòu)。

云計算行業(yè)可能面臨重組，AWS、Azure、Google Cloud，阿里云可能迎來新一輪洗牌。

而英偉達(dá)如果在量子芯片上跟不上，可能會像英特爾錯失 AI 時代一樣，被行業(yè)邊緣化。

緊跟著，受芯片算力限制的硬件，如 AR/VR、自動駕駛、AIoT 設(shè)備，可能迎來真正的爆發(fā)期。整個硬件產(chǎn)業(yè)都要重新大洗牌。

與此同時，大量依賴計算能力的行業(yè)都會直接受益，比如新藥研發(fā)：量子計算可以模擬和加速分子分析，降低藥物研發(fā)成本。新材料開發(fā)：量子計算可以精確模擬各種材料特性，推動超導(dǎo)材料、納米材料等突破。再說到大家現(xiàn)在最關(guān)心的AI ，它的訓(xùn)練時間可能從數(shù)周縮短到數(shù)小時，我們可能很快看到新一輪突破。

另外在金融上，量子計算可以提高交易速度，特別是在高頻交易，優(yōu)化算法。

當(dāng)然金融交易是零和游戲，先用上量子計算的玩家可能短期獲得優(yōu)勢，但一旦所有機(jī)構(gòu)都上量子，市場競爭只會更卷。

除了剛才說到的這些，像交通管理、物流、航空航天等等都會因?yàn)榱孔佑嬎愕牡絹碜兊酶咝Ц侠怼?/strong>

大家還可以找找自己所在行業(yè)的可能切入點(diǎn)。

誰將面臨量子威脅？

這么強(qiáng)大的計算能力，帶來的全是好事嗎？難道沒有什么危險嗎？當(dāng)然有，首先網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險！

下面是和網(wǎng)絡(luò)安全專家卡洛斯·莫雷拉的采訪片段：

您能否詳細(xì)說明一下量子計算可能帶來的風(fēng)險？

風(fēng)險很可能是巨大的。例如，已有 40 年歷史的 RSA 加密算法 以及 三重加密 保障，都是在多年前開發(fā)的。它們之所以被廣泛使用，是因?yàn)楫?dāng)前的計算機(jī)需要 1000 年 才能破解這些加密技術(shù)。

然而，量子計算機(jī)改變了這一局面。具備足夠計算能力的量子計算機(jī)將能夠瞬間破解 RSA 和三重加密，從而對整個網(wǎng)絡(luò)安全體系構(gòu)成威脅。

一旦量子計算機(jī)突破這一壁壘，它們將能夠破解一切——包括：

? 信用卡信息
? 汽車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
? 云端數(shù)據(jù)
? 銀行賬戶與金融服務(wù)
? 醫(yī)療記錄

這些計算機(jī)的強(qiáng)大之處在于，它們幾乎可以摧毀現(xiàn)有的所有加密防護(hù)，基本上沒有什么能夠阻止它們帶來的潛在破壞。

還記得“千年蟲”帶來的全球恐慌嗎？

量子計算的安全挑戰(zhàn)可能比它更大，但危機(jī)也意味著機(jī)遇，網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)將迎來巨大市場。像 Carlos 的公司 SEALSQ 這樣的企業(yè)，已經(jīng)在開發(fā)抗量子攻擊的加密技術(shù)。

希望在量子計算真正普及之前，迭代出好的安全解決方案和產(chǎn)品。

美國國父本杰明·富蘭克林曾說過說過：By failing to prepare, you are preparing to fail（不做準(zhǔn)備，就是在準(zhǔn)備失敗）。

科技變革已經(jīng)在加速，希望大家都能提前布局，這也是我做這個視頻的初衷。你怎么看？歡迎留言討論！

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