文｜硅谷101 陳茜
英偉達創(chuàng)始人黃仁勛說“如果非常有用的量子計算機還需要15年時間來實現(xiàn)，那可能還算早； 如果你說30年，那可能算晚了?！?黃仁勛所說的量子計算落地時間比華爾街預想時間要更晚，令相關量子計算概念股在2025年1月全線大跌。
而他本想在英偉達GTC期間與量子界“握手言和”，卻沒料到，當他將十四位最具權威的量子計算公司CEO與領袖匯聚一堂時，暴露出的卻是：量子計算市場的混戰(zhàn)現(xiàn)狀。而這，也讓量子概念股在英偉達“量子日”后再次受挫。
我們在3月也發(fā)布了一篇“量子計算”相關的文章，當時的內(nèi)容注重在實地拜訪硅谷的一家量子初創(chuàng)公司實驗室，也聚焦在硅谷幾大科技巨頭的“超導量子”研發(fā)路線。不過可能當時重心放在“科普”上，在深度上欠缺了一些。
而在文章發(fā)布之后，沒想到在業(yè)界引發(fā)了很大的水花。我們很驚喜地發(fā)現(xiàn)，業(yè)界很多一線從業(yè)者、投資人和教授主動找到我們，分享了更多這個行業(yè)的全球現(xiàn)狀，包括不同初創(chuàng)公司的技術路線以及落地應用的嘗試。
而正值3月英偉達GTC的召開，黃仁勛史無前例地召集了數(shù)位量子計算業(yè)界領軍人物之際，本文我們就來和前沿科學家以及一線從業(yè)者們再一起深度聊聊量子計算的現(xiàn)狀、市場與商業(yè)落地的希望。
01、量子日“混戰(zhàn)”
黃仁勛是不想與量子界“交惡”的，這也是為什么英偉達會在GTC期間大費周章舉辦“量子日”。雖然量子計算之后可能會對GPU帶來一定威脅，但從英偉達布局的CUDA-Q，推出的全球首個GPU加速量子計算系統(tǒng)NVIDIA DGX Quantum，以及GTC期間宣布將在波士頓新建的專注量子計算實驗室這些動作來看，黃仁勛的本意是想“牽手”量子界、在開場承認一下錯誤。
但他一開口，不知道是有意還是無意，就給這場論壇奠定了drama的基調(diào)。
Jensen Huang
英偉達CEO：
我不知道它們已經(jīng)上市了，量子計算機公司怎么會上市呢？
老黃在開場的時候的調(diào)侃，也反映出在此之前，大眾對量子計算行業(yè)的關注度真的非常有限。
Joe Han
量子投資人：
老黃就像在說：“我真沒有侮辱和針對任何一個公司，只是在座各位都是渣渣，你們這些種只燒錢不賺錢的公司怎么能上市呢？”這句話傷害性不強，但是侮辱性極強。
Joe Han在量子計算領域有著超過13年的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，也是D-wave、lonQ、 SEEQC等多家量子計算公司的早期投資人，同時也是世界上首家量子計算軟件公司1QBit的聯(lián)合創(chuàng)始人。
Joe Han認為量子日當天的三場panel論壇中的14家公司，每一家都在描述自己的宏偉藍圖、表達自己的技術最具有優(yōu)越性。但顯而易見，這14家企業(yè)的量子整機相互之間幾乎完全不兼容，這個現(xiàn)象本身就是量子界最大的挑戰(zhàn)。
無法統(tǒng)一路徑，無法達成共識，無法協(xié)同，無法產(chǎn)生經(jīng)濟效應，無法高效利用有限的專業(yè)人才。這也是為什么黃仁勛想通過“量子日”向外界傳達這個前沿領域的最新進展，但事實卻“弄巧成拙”，反而讓外界意識到如今量子界面臨的眾多挑戰(zhàn)。
接下來我們梳理一下，黃仁勛邀請的十幾家前沿公司所代表的技術派別，以及它們各自的發(fā)展現(xiàn)狀與商業(yè)化路徑。
02、五大量子技術門派
Chapter 2.1 超導量子比特首先，我們來聊聊科技大廠們最喜歡和青睞的“超導量子路線”——它常被比喻為“水流般波動”的電荷。通俗解釋就是：在超導體中，電路中的電荷不再像粒子一樣隨機運動，而是像波一樣集體運動，展現(xiàn)出量子的波動性。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
超導量子比特利用的是超導體的一種神奇的量子特性：所有電荷以波的形式做集體運動，展現(xiàn)出量子的波動性。如果將超導體制成類似電路的結(jié)構(gòu)，它就像一條河道，允許電流像水流一樣在其中波動。電荷波的不同波動模式，構(gòu)成了不同的量子態(tài)。人們可以用這些量子態(tài)來編碼0和1，并通過外部電磁場控制量子比特的狀態(tài)，使它們產(chǎn)生相互作用。
從科技大公司的角度來說，超導量子比特路線無疑是最受青睞的。我們之前也提到，IBM、谷歌、亞馬遜、 Rigetti等公司都采用了這一技術路線，因此目前來看發(fā)展也相對更為成熟。
其中， IBM注重規(guī)模和整機迭代，不斷推出更大規(guī)模、穩(wěn)定的芯片，自2016年至今已經(jīng)交付超過60臺量子計算整機；谷歌則在早期實現(xiàn)了量子糾錯，并著重發(fā)展量子糾錯技術；亞馬遜則是嘗試通過“貓態(tài)”降低錯誤率，力求在硬件層面直接實現(xiàn)量子容錯。
而量子界最近的更新速度實在太快，就在我們上篇文章截稿后不久，亞馬遜便在2月底推出了首款名為Ocelot的量子計算芯片，使用名為“貓量子比特”（cat qubits）的創(chuàng)新設計，開發(fā)出對硬件需求更低的量子糾錯系統(tǒng)。而這項技術方向與法國初創(chuàng)公司Alice&Bob的路線相似。
Théau Peronnin
Alice &Bob CEO兼聯(lián)合創(chuàng)始人：
我們的貓量子比特技術在量子比特內(nèi)部，已直接構(gòu)建了第一層的糾錯。這種機制非常強大，并且硬件效率極高，能夠?qū)⑺璧牧孔颖忍財?shù)量減少多達200倍。這不僅降低了系統(tǒng)的成本和復雜性，還大大縮短了時間線。如果從摩爾定律的角度來看，這幾乎相當于我們獲得了近十年的領先優(yōu)勢。
2025年初，Alice&Bob完成了B輪融資，金額達1億美元。同時，還有一家此前我們文章中未提及、同樣走“超導量子”路線的重要公司——Rigetti，其CEO Subodh Kulkarni也受邀出席了黃仁勛在GTC舉辦的“量子日”論壇。
Rigetti的創(chuàng)始人Chad Rigetti曾是IBM員工，2013年離職后創(chuàng)辦了Rigetti Computing。公司采用超導量子路線，專注于模塊化設計，通過多塊小芯片互聯(lián)，構(gòu)建更大規(guī)模的系統(tǒng)。2022年，Rigetti通過收購Supernova，以SPAC方式在納斯達克上市。
Rigetti的技術路徑類似于用樂高積木搭建復雜結(jié)構(gòu)：將多個小型量子芯片通過可調(diào)耦合連接在一起，形成一個更大的系統(tǒng)。通過這種方式，Rigetti能夠逐步增加量子比特的數(shù)量，同時保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。
Subodh Kulkarni
Rigetti CEO：
我們喜歡超導量子計算的主要原因在于，它在可擴展性和門速率方面具有優(yōu)勢。我們基本上是用的是硅芯片，因此，通過借鑒半導體行業(yè)五十年的經(jīng)驗，我們可以知道如何實現(xiàn)大規(guī)模擴展。而且，由于我們處理的是電子，門速度可以達到納秒級別，這使它能夠輕松與CPU-GPU 生態(tài)系統(tǒng)兼容，而我們認為，這正是量子計算未來的發(fā)展路徑。
總的來說，雖然超導量子的路線是各大科技巨頭們普遍采用的方向，但其難點在于超導系統(tǒng)需要在極低溫下運行，制造和維護成本極高。我們在上篇文章也帶大家參觀了實驗室，展示了量子計算機運行時所需的非常多層的真空罩，像俄羅斯套娃一樣。
此外，雖然各大公司正通過不同方式來解決量子計算中錯誤率的問題，但仍需要大量的物理比特才能實現(xiàn)容錯。而這種高成本路線，通常并不適合初創(chuàng)公司。所以，我們再來看看其他初創(chuàng)公司們都采取了哪些路線，其中的一派被稱為“中性原子量子比特”，我們將其比喻為“空間中下棋的‘原子燈泡’”。Chapter 2.2 中性原子量子比特
“中性原子量子比特”的原理，是用激光“鉗住”一顆顆小原子，每個原子就像一個小燈泡，有著“暗”和“亮”的兩種狀態(tài)，分別代表0和1。通過人為激光操控，這些原子之間可以產(chǎn)生相互作用，從而實現(xiàn)計算，這種計算方法的優(yōu)點在于靈活性。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
與超導量子比特不同，中性原子量子比特在制造出來后，并不是焊死在芯片上的，而是可以通過激光挪來挪去。人們通過調(diào)控激光的光束，可以讓兩個比特靠近，相互作用交換信息以后挪走，再和另外一個比特發(fā)生計算，這種方式大大增加了計算的靈活性。
除了靈活性，中性量子比特還能被非常好地統(tǒng)一控制、很容易規(guī)?；?/p>
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
所有原子天生都長得一樣，但在電路上刻蝕超導量子電路時，難免會產(chǎn)生工藝上的誤差，導致每個超導量子比特略有差異，這就需要在后期進行大量調(diào)整和補償。
相比之下，中性原子的量子比特可以做到全統(tǒng)，便于統(tǒng)一控制。而且這種原子獲取相對容易，因此更有可能實現(xiàn)上千個數(shù)量級的量子比特的規(guī)模。
不同公司是如何“玩轉(zhuǎn)”中性原子的這套“燈泡陣列”呢？目前在該領域進行前沿探索的公司包括Atom Computing、Pasqal、QuEra，這三家公司也都在英偉達黃仁勛今年“量子日”的邀請名單當中。
其中，Atom Computing采用是利用原子內(nèi)部的“核自旋”的技術路線，追求更長的存儲時間。
原子內(nèi)部的“核自旋”是原子最里面的一個部分，好處是很穩(wěn)定，幾乎不受外界打擾，所以能將信息（量子比特）保存很久，可謂是量子界的“記憶高手”。
結(jié)合我們前面提到“中性原子像小燈泡”的類比，可以把Atom Computing看作是在研究：如何讓這個“燈泡”擁有超強的“記憶力”，能保持“記住”的狀態(tài)更久，比如一旦亮起，就能長時間保持明亮，不會突然熄滅。
Ben Bloom
Atom Computing創(chuàng)始人兼CEO：
我們已經(jīng)能夠制造出數(shù)量非常龐大的量子比特，是最早突破1000個量子比特的公司之一，而且能以極高的精度實現(xiàn)這一點。因此，我們可以對這些量子比特進行高度coherent（相干）的操作。此外，我們還可以實現(xiàn)all-to-all connectivity（全連接），使各種量子糾錯的編程與應用能夠在系統(tǒng)中順利運行。
Atom Computing公司追求的是“記性超好的原子”。而法國初創(chuàng)公司Pasqal，則專注于用激光在空間中構(gòu)建超大規(guī)模的“燈泡陣列”，也被稱為“原子陣列”，就像在空間中下一盤量子棋。Pasqal的目標是利用這些“原子燈泡”之間的相互作用，來模擬復雜系統(tǒng)的行為，從而模擬自然界的規(guī)律或優(yōu)化復雜系統(tǒng)，例如化學反應、材料結(jié)構(gòu)、城市交通等問題。
所以，大家可以將Pasqal公司的中性原子路線想象成“拼拼圖高手”。該公司最新融資的情況是在2023年初，完成了超過1億美元的B輪融資。
Lo c Henriet
Pasqal CEO：
我們認為，像量子處理器這種非常專業(yè)的設備，可以在復雜的工作流中與CPU和GPU協(xié)同使用，但它們?nèi)匀恢饕糜谔囟ǖ膶ｍ椚蝿铡?/p>
中性原子路線的第三家公司是QuEra，它專注于通過“可編程的原子排列”實現(xiàn)特殊優(yōu)化問題的求解。
簡單來說，QuEra在某種程度上結(jié)合并升級了Atom Computing和Pasqal的技術特點：不僅要拼陣列，還要能靈活編程這些“燈泡”的排列和互動方式，用這種可編程的靈活性來解決一些“特別難的優(yōu)化問題”，比如最優(yōu)路線、分配資源、AI訓練等。換句話說，它們希望通過“編程式”地擺原子，來破解特定類型的復雜數(shù)學難題。
Mikhail Lukin
哈佛大學教授，QuEra聯(lián)合創(chuàng)始人：
本質(zhì)上，可以按我們的意愿用激光將這些原子移位，甚至在計算過程中也可以動態(tài)調(diào)整。正因如此，我們可以構(gòu)建連接方式高度靈活的處理器，并且在計算過程中可以進行演變。這一點非常特別，也正是它讓我們現(xiàn)在有能力構(gòu)建擁有數(shù)千個量子比特的系統(tǒng)。
QuEra最近宣布完成了2.3億美元的轉(zhuǎn)換債券融資，投資方包括谷歌和軟銀，希望在未來三到五年內(nèi)打造一臺 “實用” 的量子計算機。
可以看出，“中性原子量子比特”已成為繼超導路線之后，最受初創(chuàng)公司青睞的技術路徑之一。但這一路線也面臨不少挑戰(zhàn)：如何實現(xiàn)高精度的原子操控與穩(wěn)定的激光系統(tǒng)，以及如何在大規(guī)模系統(tǒng)中維持各原子之間高保真度的相互作用。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
評價一種量子比特或量子線路的優(yōu)劣，我覺得可以從四個維度來考量：多、快、好、省。
多：量子比特的數(shù)量是否足夠多；
快：操作速度是否足夠快，能否在短時間內(nèi)完成大量操作；
好：精確度是否高、誤碼率是否低；
?。褐苽浜途S護是否容易，且成本是否較低。
目前，超導量子比特在這些方面都在持續(xù)改進中。在“好”這個維度上，超導量子比特的誤差率相對更低一些；在“快”方面，超導與中性原子比特都具備較高的操作速度。而中性原子比特在“多”和“省”方面更具優(yōu)勢。它們相對更容易擴展到大規(guī)模系統(tǒng)，同時由于主要依靠激光控制，可以在常溫環(huán)境下運行，不像超導比特那樣需要維持毫開爾文的極低溫度，省去了每日昂貴的低溫設備和持續(xù)運行成本。
說完了超導和中性原子的方向，接下來，我們來聊聊另一個業(yè)界正在探索的主流方向——離子阱量子比特。
Chapter 2.3 離子阱量子比特
先簡單說下離子阱量子比特的原理。設想一下，把帶電的離子懸掛在空中，再用電場將它們“捕捉”在一個小盒子里，每個離子就像一個微型鐘表，狀態(tài)非常穩(wěn)定。之后人們可以利用激光控制這些離子，就像用激光指揮一個完美的舞蹈隊，隊員之間可以互相配合完成復雜動作。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
這些帶電的離子就像一個小小的鐘表一樣，它們會在離子阱中間振蕩，并且振蕩的頻率非常精確，狀態(tài)非常穩(wěn)定。人們也可以利用這種振蕩的這些量子態(tài)，用激光來控制它們相互作用。
離子阱方案就像一支配合默契的舞蹈隊。在這一方案中行業(yè)的代表玩家包括IonQ和Quantinuum。IonQ是一家在風口浪尖的量子概念股公司，而Quantinuum也作為備受關注、可能準備上市的量子公司，自然也被老黃請到了“英偉達量子日”。
IonQ成立于2015年，其技術路線主打“全連通性”，即希望所有離子之間都能相互作用、沒有限制。就想我們前面“舞蹈隊”的類比，IonQ的舞團成員之間溝通無障礙、反應快，適合小型整體的舞團。這樣的特點讓量子計算簡單直觀，適合初期應用，比如一些小規(guī)模算法或量子模擬。
Peter Chapman
IonQ執(zhí)行主席：
我們的技術有兩大優(yōu)勢。首先，它支持構(gòu)建室溫運行的量子計算機，可以直接安裝在標準機架上。說實話，它可能相比你想象中的稍顯乏味，因為它將會是一個基于機架的室溫設備。
另一個優(yōu)勢在于，我們采用的是光學和激光技術，因此可以實現(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)，進行分布式量子計算，從而實現(xiàn)更大數(shù)量的量子比特。而且，這種連接可以利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎設施，通過光纖進行網(wǎng)絡連接。
IonQ在2021年3月成功在紐約證券交易所掛牌上市，率先摘得“量子計算第一股”的稱號。而同樣采用離子阱的Quantinuum，則是美國霍尼韋爾公司旗下的量子計算公司，目前以獨立實體運作，霍尼韋爾是主要持股方。
與IonQ相比，Quantinuum采用了更復雜的芯片設計，能夠在同一系統(tǒng)中并行操作，通過移動離子實現(xiàn)更高效的門操作。再套用上文“舞蹈隊”的類比，Quantinuum的方案就像一支大型的舞蹈團，可以實現(xiàn)分布式排練與并行操作，好比能同時在多個排練室進行多支舞蹈的編排，更適合復雜和高效的任務。
Rajeeb Hazra
Quantinuum CEO：
我們擁有行業(yè)內(nèi)最高的保真度。至于我們的技術路徑，是將QCCD（量子電荷耦合器件）架構(gòu)擴展到更高層次的規(guī)模。按照計劃，我們將在今年實現(xiàn)50個高度可靠的邏輯量子比特，并在18個月后突破100個邏輯量子比特。同時，我們已經(jīng)看到一條清晰的路線，有望在2031至2032年初實現(xiàn)數(shù)百萬量子比特的規(guī)模。
但有量子業(yè)界人士指出，離子阱路線的挑戰(zhàn)在于，離子的操作速度較慢，且在擴展系統(tǒng)、增加更多離子時，會遇到振動模式復雜、控制難度提升等問題。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
離子阱目前還做不了很多，基本上就十幾到二十幾個量子比特。它的主要問題是比較慢，不論是移動離子，還是讓離子之間相互耦合，都需要較長時間，相比前面提到的超導和中性原子路線，它可能要慢上百倍。但這個方向上人們也在不斷改進它的速度。
不過，它的優(yōu)勢也很明顯：精確度非常高，誤碼率比超導和中性原子都低很多。而且它可以和現(xiàn)有的芯片制程技術自然結(jié)合，也能在常溫下運行。從“省”的角度來看，是一個相對節(jié)省的方案。所以人們也因此也對它期待很大。
Jun Qi（祁均）博士
香港浸會大學計算機系助理教授
Xanadu量子機器學習杰出學者:
其實超導方案雖然可以在短時間內(nèi)把整個的量子體積做得非常龐大，但是在它的兩個量子比特門鏈路上，它的保真度（或稱準確度）大概只有98%左右。
相比之下，同樣的在兩個量子比特的量子門鏈路上面，離子阱的保真度可以做到99.9%。雖然還沒達到99.99%，但也已經(jīng)很高了，拿它跟IBM用超導技術做出來的龐大的物理量子比特系統(tǒng)相比，在保真度這一項上是有質(zhì)變的差異的。
Chapter 2.4 光子量子計算
通俗解釋光子量子計算，這個派別不再把目光停留在“原子”或者“離子”這些蹲在原地的粒子上，而是用飛來飛去的光子作為信息的載體，用光的偏振或路徑來編碼0和1，這就像是拿光當信息的快遞員。
光子的好處是，它可以在光纖中飛得非?？烨也蝗菀妆煌饨绺蓴_，抗干擾能力更強。但挑戰(zhàn)在于，光子本身無法直接相互作用，因此通常需要基于量子測量，讓光子產(chǎn)生糾纏，從而完成量子計算。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
當用兩個手電筒打出兩束光時，光會直接交叉穿過彼此，不會互相彈開。我們的日常經(jīng)驗也表明，光本身并不會相互作用。正因為如此，科研人員就別出心裁設計出了一些巧妙的方法，利用測量來讓光相互作用。在量子力學中，為了讓量子系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化，除了可以通過相互作用和時間演化的方式，還可以通過量子測量的技術。
在這一賽道中，有兩家重要公司：一是加拿大的Xanadu，雖然未到現(xiàn)場，但早在2023年它就已經(jīng)與英偉達展開合作，首次實現(xiàn)在超級計算機上模擬量子計算的運行；另一家公司PsiQuantum，則作為黃仁勛“量子日”現(xiàn)場第二組討論的重要嘉賓出席。
Xanadu采用“連續(xù)變量”的方式處理光子信號，通過一系列光學元件來壓縮光的某個特性實現(xiàn)計算。比如，分光鏡用于讓光走不同的路徑，壓縮器可以減少光在某個方向上的波動，而相位器則能改變光的時間差等等。
通俗來說，這種路徑處理的不是一顆顆的光子，而是控制一整束連續(xù)變化的光波，通過調(diào)控整段光波的波動形狀和幅度來編碼信息，就像調(diào)節(jié)吉他弦的拉力和振動的方式一樣?？梢园裍anadu想象成一個玩光波“魔術”的調(diào)音師，用整束光的“形態(tài)變化”來表示和處理量子信息。
不少業(yè)界人士認為Xanadu未能出席“量子日”現(xiàn)場略顯可惜，因為除了在光子量子技術上的進展，該公司還開發(fā)了開源軟件框架PennyLane，在整個量子計算生態(tài)中占有重要一席。
Jun Qi（祁均）博士
香港浸會大學計算機系助理教授
Xanadu量子機器學習杰出學者:
Xanadu其實從創(chuàng)立之初，就著眼于AI跟量子的結(jié)合。這次它如此低調(diào)，沒有出現(xiàn)在“量子日”現(xiàn)場，確實有些令人意外。畢竟光量子本身就是一個非常有前景的技術方向，而且，至少在前幾年英偉達還沒推出CUDA-Q的時候，Xanadu圍繞PennyLane構(gòu)建的量子軟件生態(tài)群，在業(yè)界是非常重要的。
PennyLane是一個“量子+AI的橋梁平臺”，讓人們可以通過寫Python程序的方式，將量子計算與機器學習結(jié)合起來。這個框架不僅支持量子機器學習，還能兼容多種量子硬件（包括我們前面提到的光子計算、超導或離子設備），同時支持經(jīng)典與量子的混合計算模式。正因如此，PennyLane顯著提升了Xanadu在整個行業(yè)中的生態(tài)位。
Joe Han
量子投資人：
如果要問我在量子生態(tài)里誰是老大、老二、老三甚至老四，我認為應該依次是：英偉達的CUDA-Q，IBM的Qiskit，谷歌的Cirq，和Xanadu的PennyLane。
Xanadu最近一次的融資信息是在2022年年底的C輪，籌集了1億美元，估值達到10億美元。
另一家在光子量子計算領域的大玩家是PsiQuantum，它的路線與Xanadu又有所不同，主要聚焦于利用大量單個光子構(gòu)建巨大的集群態(tài)，目標是打造容錯量子計算機。
PsiQuantum可以被形容為“光子的超級拼圖玩家”，他們專注于制造大量的、一顆顆獨立的光子，并將它們精確排列成巨型“量子拼圖”，用以執(zhí)行復雜計算，最終實現(xiàn)真正容錯的、可用的大型量子計算機，可謂是“量子界的樂高專業(yè)級選手”。
Pete Shadboil
PsiQuantum聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學家：
從一開始，我們就非常堅定地專注于構(gòu)建大規(guī)模的通用容錯量子計算機，目標是達到百萬量子比特級別的規(guī)模。整個行業(yè)都明白，百萬量子比特級別的規(guī)模是實現(xiàn)真正具有商業(yè)價值應用的前提。我們選擇的路徑是基于單光子，也就是光的粒子。我們的CEO Jeremy早在20多年前，就曾在布里斯班首次利用光子展示了雙量子比特門，如今，我們正在將這些技術集成到芯片上，重新利用原本為數(shù)據(jù)中心開發(fā)的硅光子技術。
我們相信，這種方法能幫助我們有效應對量子計算在規(guī)模化過程中面臨的一系列挑戰(zhàn)，包括可制造性、冷卻、功耗、連接性以及控制電子學等問題。正因為如此，我們將在未來幾個月內(nèi)，在澳大利亞和芝加哥啟動建設，打造類似數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模量子計算機。
據(jù)路透社消息，PsiQuantum在2025年3月底正以60億美元的投前估值籌集至少7.5億美元融資，體量已經(jīng)非常龐大。
Joe Han
量子投資人：
第二組嘉賓里最具爭議性的人物就是Pete，他一個人融資的金額，超過了整個量子界所有初創(chuàng)公司融資總和，是一個傳奇式的量子科學家兼企業(yè)家。
他在現(xiàn)場的表現(xiàn)也有點像黃教主之前說的那句：“我不是針對任何人，只是在座的各位都是渣渣?！彼磉_的意思很明確，就是他們的光子路線才是真正代表未來的量子計算。并且他說他們剛剛從GlobalFoundries（格羅方德）出來，已經(jīng)在澳大利亞開建自己的Fab（晶圓）廠。他所展現(xiàn)出的強勢感以及對自己故事敘事的自信感，我覺得連黃教主都可能有被他震撼到。
Pete Shadbolt在論壇上非常強勢地強調(diào)，PsiQuantum的技術已經(jīng)搞定，接下來就是scaling（大規(guī)模擴張）的計劃。但不可否認的是，光量子路線本身仍面臨不少技術挑戰(zhàn)，比如如何高效地產(chǎn)生、檢測并維持大量光子的量子態(tài)，以及如何應對光子的損失問題等。
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
光本身當然是非常便宜的，招之即來，而且可以在常溫下運行，不需要低溫維持，這些都是“省”的優(yōu)勢。從“多”的角度看，光子數(shù)量也可以很多。
但問題在于它“不夠好”，最大的挑戰(zhàn)是光子損失太嚴重。光子在光纖中傳播時，時不時就會丟失，直接消失掉了。所以在實際計算過程中，經(jīng)常出現(xiàn)“算著算著，比特就沒了”的情況。
而且光子量子計算與其他路徑不同，它是基于量子測量來實現(xiàn)的。而測量本身具有很大的不確定性，每次測量的結(jié)果，都是量子系統(tǒng)按照一定的概率產(chǎn)生的。因此，如何通過設計良好的測量策略，引導計算朝我們期望的方向演化，就涉及到了大量編碼和軟件層面的問題。
接下來我們來聊聊量子界的“神秘寶藏”以及最近的一個大瓜：拓撲量子比特。Chapter 2.5 拓撲量子比特
微軟最近發(fā)布了關于拓撲量子比特的新進展，聲稱可以利用“不會輕易被擾動的馬約拉納費米子（Majorana fermion）”來構(gòu)造量子比特，從而打造更穩(wěn)定、抗干擾的量子計算機。這個技術路線我們之前已經(jīng)詳細解釋過了。
現(xiàn)在尷尬的點在于：業(yè)界并不認可微軟的發(fā)現(xiàn)。在2月微軟發(fā)布號稱采用了“新的物質(zhì)狀態(tài)”的首款拓撲結(jié)構(gòu)量子芯片的消息之后，引發(fā)了業(yè)內(nèi)的強烈質(zhì)疑，很多學者要求微軟公開更多實驗細節(jié)。
微軟隨后于3月17日在APS全球物理峰會期間召開發(fā)布會回應，但依然未能完全說服學界。比如，匹茲堡大學的量子研究員Sergey Frolov就直接開噴，說：“微軟內(nèi)部開展的量子芯片研究是一個欺詐性項目?！?/p>
尤亦莊
加州大學圣地亞哥分校物理系副教授：
從原理上來說，拓撲量子計算在學界并沒有太大爭議。但長期以來，這一領域的研究主要停留在理論和一些簡單的實驗驗證上，尚未被真正明確地實現(xiàn)。因為其物理背景相對復雜，涉及量子多體相互作用中的費米子系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中，往往可以由多種不同機制導致相同的實驗信號，因此如何解讀這些實驗數(shù)據(jù)就成了一個關鍵問題。比如：相同的實驗信號是否真的源自所謂的馬約拉納零模？是否真的意味著存在拓撲保護？這些問題都在學界引發(fā)了持續(xù)的討論與爭議。
歷史上也曾有研究聲稱發(fā)現(xiàn)了馬約拉納零模，但后來被證實是“假信號”，甚至有文章遭到撤稿。因此，無論在學界還是業(yè)界，大家對這一方向普遍持謹慎態(tài)度。目前，人們期待微軟能夠進一步公布更多數(shù)據(jù)，并希望未來有其他實驗組能復現(xiàn)該實驗，實現(xiàn)交叉驗證，以確認馬約拉納零模的真實存在。理想情況下，研究人員能夠演示這些零模如何通過“移動”的方式來實現(xiàn)拓撲邏輯操作——如果微軟真的能夠展示這種能力，將是一個更具說服力的證據(jù)。
Jun Qi（祁均）博士
香港浸會大學計算機系助理教授
Xanadu量子機器學習杰出學者:
所以目前為止，微軟的研究仍屬于in-house experiment（內(nèi)部測試和實驗）階段，尚未有任何一家外部機構(gòu)或研究者能夠復現(xiàn)馬約拉納費米子的存在。這一點也成為大家質(zhì)疑的焦點之一。
如果這種粒子真的存在，那么它將有望顯著加速量子計算的商業(yè)化進程和大規(guī)模實現(xiàn)的可能性。因為從理論指標上看，拓撲量子比特在多個方面都遠優(yōu)于現(xiàn)有的離子阱和超導技術。舉個例子：目前超導和離子阱的單量子比特門電路的保真度大約可達99.9%；雙量子比特門電路方面，離子阱可以做到99.9%甚至99.99%，而超導通常只能做到98%左右。但如果拓撲量子比特得以實現(xiàn)，其保真度理論上可以達到“7個9”（99.99999%）甚至“8個9”（99.999999%），保真度是非常高的。但問題在于，這樣的馬約拉納費米子是否真的存在？這也是當前量子計算領域大家很期待的事情。
看起來，馬約拉納費米子或者說拓撲量子比特這條路線，確實像是量子計算中人人都想找到的“寶藏”，但它真的存在嗎？還是只是遙遠的傳說？我們拭目以待。
Chapter 2.6 中國量子發(fā)展現(xiàn)狀及其他路徑
接下來我們梳理一下國內(nèi)的主要發(fā)展趨勢和關鍵玩家。
Joe Han
量子投資人：
目前，中國在量子計算領域也呈現(xiàn)出“百花齊放”的狀態(tài)，幾乎每一條技術路線上都有兩到三家初創(chuàng)公司在積極探索。
在離子阱路線中，段路明老師創(chuàng)辦的華翊量子是代表性企業(yè)之一；合肥的國儀量子也在開展相關研究。此外，由郭光燦老師的學生創(chuàng)立的幺正量子，以及同樣總部位于合肥的啟科量子，也都以離子阱為核心技術方向。
在中性原子方面，發(fā)展也非常迅速。國內(nèi)最早專注該方向的企業(yè)是位于武漢的中科酷原。而在過去半年內(nèi)，又有至少兩到三家中性原子公司陸續(xù)成立，推動原子型量子技術不斷向前。
在電子型路線中，主要以超導方向為主導。這里首先要提的創(chuàng)新公司是被稱為“中國量子計算的長子”的本源量子，由郭光燦院士的學生郭國平老師創(chuàng)立。另一家重要公司是國盾量子，原本專注于量子通訊，近年來也加速投入量子計算，并在超導方向展現(xiàn)出積極進展。此外，總部位于深圳的量旋量子，雖然起初主要開發(fā)基于NV色心的量子教學設備，但根據(jù)過去兩年多的公開信息，它們也在加大投入研發(fā)通用型的超導量子計算機，值得關注。
至于光子型路線，在國內(nèi)尚處于起步階段，目前相對活躍的企業(yè)包括上海的圖靈量子和北京的正則量子，后者由黃蕾蕾老師帶領，正持續(xù)在光量子計算方向上推進。
總體來看，無論是在整體的量子計算領域，還是在每一條具體技術分支上，中國都有多家公司在你追我趕、持續(xù)探索。更不用提我們國家最具優(yōu)勢的量子通通訊和量子測量領域，已經(jīng)取得了一些令人矚目的成果。這就是目前中國量子計算初創(chuàng)企業(yè)的一些現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的簡要梳理。
在上篇文章發(fā)出后，也有不少國內(nèi)從事量子研究的機構(gòu)和初創(chuàng)公司與我們聯(lián)系，包括合肥國家實驗室，以及用量子計算設計藥物的初創(chuàng)公司等。這也讓我們覺得，這個選題還有很多可以深挖的空間，不過篇幅有限，本文我們還是聚焦在英偉達的“量子日”上，之后有機會我們會去拜訪更多公司，深入聊聊國內(nèi)的最新進展，持續(xù)跟進該領域的研究。
最后，其實產(chǎn)業(yè)中還有一些不那么主流但也在探索中的路線，比如“硅自旋量子比特”。這類技術利用單個原子或電子的自旋作為量子比特，有點像用指南針的北或者南的方向來編碼0和1，這種方法利用了材料本身的微小磁性，很像傳統(tǒng)電子設備，但操作精度要求更高。
代表公司包括英特爾和澳大利亞的Silicon Quantum Computing（SQC），此外也有一些大學實驗室和政府項目也在進行研究。不過，由于電子自旋極其微弱，需要非常精細的操控，同時環(huán)境噪聲很容易破壞量子狀態(tài)，因此對材料和工藝要求極高，目前仍處在早期研發(fā)階段。
另外，還有出現(xiàn)在此次“量子日”上的D-Wave公司，它走的是“退火量子計算機”和“門模型量子計算機”路線；還有Infleqtion公司，專注于量子技術的商業(yè)化，致力于開發(fā)量子傳感、量子計算和量子網(wǎng)絡解決方案。關于這兩家公司，我們將在講商業(yè)落地部分時再進一步展開。
03、規(guī)?；c商業(yè)落地
Chapter 3.1 未來發(fā)展的核心
在黃仁勛集結(jié)眾多領袖人物的“量子日”上，盡管在技術路線選擇上存在諸多分歧，但也有明確的共識：規(guī)?；╯caling）將是接下來市場發(fā)展的重點方向，而商業(yè)落地則是探索的核心。
Ben Bloom
Atom Computing創(chuàng)始人兼CEO：
我認為持續(xù)擴展規(guī)模非常重要。我覺得Pete說得沒錯，那些真正能夠改變世界的重大問題，可能確實需要數(shù)百萬個量子比特才能解決。因此必須確保量子計算機以極快的速度擴展，我們不希望像摩爾定律那樣，每次只擴展2倍或√2倍的規(guī)模，我們希望每一次擴展都是10倍級別，并且每隔幾年就能實現(xiàn)一次這樣的躍升。這是我們Adam Computing所正在做的。
現(xiàn)在已經(jīng)有一些人在使用量子計算機，也取得了初步進展，開始找到一些實際的問題來解決。但那種真正能夠改變世界、具備utility-scale（公用事業(yè)規(guī)模）的應用，那就必須達到百萬量子比特的規(guī)模。
而從現(xiàn)在到實現(xiàn)百萬量子比特的路上，對量子技術的應用和商業(yè)化探索也在同步發(fā)生。從前文所述的不同量子技術路線中，我們可以看出：科技大廠、初創(chuàng)企業(yè)和政府力量正在并行發(fā)力。
像IBM、谷歌、微軟、亞馬遜等科技巨頭，通常擁有雄厚的資金與科研資源，具備大規(guī)模芯片制造、系統(tǒng)集成和長期研發(fā)能力。雖然推進速度相對較慢，但追求的是根本性的突破。大廠的優(yōu)勢在于整體規(guī)劃、資金投入和跨學科協(xié)作，但在某些非常前沿或風險較高的技術上可能會更加保守。
政府資助項目通常聚焦基礎科學研究、人才培養(yǎng)和長遠戰(zhàn)略目標，這些項目往往聚焦于原始創(chuàng)新，資助大學和國家實驗室開展前沿實驗，例如中國的國家量子實驗室、歐洲的Quantum Flagship、美國的國家量子計劃等。政府項目的特點是資金充足、目標明確（例如實現(xiàn)量子通信、量子傳感或初步的量子計算原型），但在商業(yè)化方面進展較慢。
初創(chuàng)企業(yè)則更聚焦于某個具體問題或技術細分市場，優(yōu)勢在于靈活、創(chuàng)新和敢于冒險。
例如在中性原子平臺上，Atom Computing、Pasqal、QuEra等初創(chuàng)公司可以更快嘗試新方法、優(yōu)化激光控制系統(tǒng)和擴展原子陣列；在光子量子計算領域，PsiQuantum與Xanadu正以大膽的規(guī)模目標推進芯片化設計；而在硅基和自旋量子比特方向，也有一些初創(chuàng)公司借助現(xiàn)有半導體工藝快速迭代產(chǎn)品。
這些初創(chuàng)公司在市場中往往扮演“顛覆者”的角色，它們能夠以較低成本嘗試一些大廠不愿意承擔的風險項目，雖然規(guī)模較小，但技創(chuàng)新速度快、技術路線靈活，可以在一些細分領域?qū)崿F(xiàn)突破，甚至推動行業(yè)整個進步。
當然，對于依賴風投資金支持的初創(chuàng)公司以及已經(jīng)上市的量子概念公司來說，持續(xù)吸引大規(guī)模資本和人力投入的前提是找到穩(wěn)定、可預期的回報路徑。因此，他們必須盡早轉(zhuǎn)向市場應用，如云端接入、特定問題優(yōu)化等，為大廠的整體戰(zhàn)略提供新思路與技術驗證。
至于目前頭部企業(yè)在商業(yè)化落地和營收上的主要方向，主要集中在三個方向：直接銷售量子計算整機及其對應的量子云服務；與大企業(yè)客戶、實驗室和研究機構(gòu)展開合作；國防相關的訂單。
Joe Han
量子投資人：
目前已上市的三家量子計算公司分別是IonQ、D-Wave和Rigetti。這三家公司的營收在不同程度上都依賴于來自政府的訂單，業(yè)務模式涵蓋了云服務和整機銷售。也正因為如此，我們會看到它們的季度盈利表現(xiàn)存在非常明顯的波動。
以D-Wave為例，它最早就是靠銷售整機而出名的：第一臺賣給了洛克希德·馬丁，第二臺賣給了谷歌和NASA的聯(lián)合團隊。由于以整機銷售為主，它的財報經(jīng)常出現(xiàn)大幅的“波峰”或“波谷”變化。為了平滑營收曲線，D-Wave近年來也在向云服務方向轉(zhuǎn)型。相比之下，IonQ和Rigetti更多是將自己的量子計算機AWS和微軟Azure等云平臺進行分享，或采用“按時計費”模式接入其它的云。
另外就是通過和潛在的甲方進行做POC（Proof of concept，概念驗證）的一些研究，也會收取不小的顧問費用。
最后，還有一類收入來自國家級企業(yè)計劃，例如參加IARPA（基礎設施高級研究計劃局）和DARPA (國防高級研究計劃局)主導的項目，會直接收到的是科研的經(jīng)費。雖然這類資金通常被歸類為非營收，但本質(zhì)上也構(gòu)成了它們整體收入的重要組成部分。
以上就是目前三家上市量子計算公司主要的收入來源結(jié)構(gòu)。
而非上市的初創(chuàng)企業(yè)，它們的收入來源會更豐富，也會更垂直。比如以Infleqtion這家公司為例：
Joe Han
量子投資人：
Infleqtion非常微妙，它有大量的政府訂單是來自NIST（美國國家標準技術研究所）對其原子鐘的采購，Infleqtion在這一領域是重要的供應商。
第二部分收入是來自光學器件，由于中性原子和離子阱幾乎是一個親兄弟關系，兩者所使用的核心光學器件大約有30%左右可以共用，因此Infleqtion能夠同時為這兩個方向提供組件。它不僅提供標準器件，還進行聯(lián)合研發(fā)，并可提供定制化產(chǎn)品，這部分也構(gòu)成了穩(wěn)定的收入來源。
第三，美國政府近年來在Positioning, Navigation &Timing（PNT，定位、導航與授時）領域的采購力度較大，Infleqtion從DARPA和IARPA項目中在這方面獲得了可觀的收入。
再比如QuEra，它通過接入AWS平臺，獲得了穩(wěn)定的收入。在AWS上，目前有兩類量子計算云服務：一種是Digital（數(shù)字信號），另一種是Analog（模擬信號）。其中，模擬信號的量子計算機的量子設備正是由QuEra提供。由于其在分子運動模擬方面的突出表現(xiàn)，QuEra也在AWS和其他量子云平臺上得到不少的收入。
其他還有很多公司都有一些獨特的過人之處，比如像硅谷101上次介紹過的量子初創(chuàng)公司Anyon，它們的量子芯片的制程技術也是一個殺手锏。由于該技術是從早期實驗室中延續(xù)出來的，所以在打造自家量子芯片之前，它們就已經(jīng)為其他客戶設計和開發(fā)芯片，也因此帶來了豐富的現(xiàn)金流，同時使得公司發(fā)展也相對更健康。雖談不上完全自給自足，還有一定的融資壓力，但也能帶來不錯的營收。
Chapter 3.2 商業(yè)應用
最后我們來展開聊聊商業(yè)應用模式，在這個層面，其實前沿科技的落地往往比大眾想象中來得更快一些。
在之前文章的討論中，有不少人認為量子計算的應用還只是噱頭、炒作和PPT，但不可否認的是，我們確實已經(jīng)看到了一些商業(yè)上的嘗試。目前量子計算公司的甲方客戶，主要集中在藥物研發(fā)、材料設計、優(yōu)化問題等方向，這能讓量子化學、量子金融、量子路線規(guī)劃、量子加密和量子超距傳輸?shù)葢帽豢焖俦辉囼灐?/p>
與此同時，量子賦能AI、甚至被AI反向賦能也在業(yè)界出現(xiàn)了巨大進展。
Joe Han
量子投資人：
量子與AI之間的結(jié)合，目前大致可以分為三種狀態(tài)或模式：
第一種是用AI來輔助量子計算機的早日實現(xiàn)。比如英偉達即將建設的量子加速中心，正是為這類工作打基礎、做鋪墊。
第二種是“量子啟發(fā)式算法”，也就是把量子計算中得到的思路和方法，借由經(jīng)典計算機來執(zhí)行。
第三種則是實現(xiàn)真正意義上的“量子AI”。這個路徑又可以分為兩步：一種是“混合式”，另一種是“純量子式”。我特別相信，接下來以量子作為加速器的一部分，會讓整個算力有顯著的提高，而這種Hybrid（混合式）架構(gòu)會成為趨勢，而且未來，越來越多的超級計算中心都將引入量子硬件（或稱之為QPU）進行混合搭建，這也會為未來AI與量子的無縫連接，進行前期鋪墊。
一線研究人員告訴我們，利用量子神經(jīng)網(wǎng)絡生成傳統(tǒng)大模型AI的參數(shù)，可以實現(xiàn)100到1000倍的高效壓縮；同時，利用傳統(tǒng)AI來輔助量子模型的訓練優(yōu)化與量子噪聲糾錯，可以讓量子模型適應大數(shù)據(jù)應用。換句話說，純量子的糾錯技術和純量子的機器學習發(fā)展過分依賴于量子硬件，但通過AI的輔助可以幫助在現(xiàn)有量子架構(gòu)上實現(xiàn)量子的實際應用。祁均教授如今研究的領域就是讓兩者同步進行，將量子和傳統(tǒng)的優(yōu)勢都利用起來。
Jun Qi（祁均）博士
香港浸會大學計算機系助理教授
Xanadu量子機器學習杰出學者:
我們確實觀察到，量子算力在推動某些AI技術方面展現(xiàn)出一些傳統(tǒng)計算所不具備的獨特優(yōu)勢。因此，我們正在嘗試構(gòu)建“第三代混合架構(gòu)”——將傳統(tǒng)算力與量子算力混合的量子AI模型。這種架構(gòu)融合了兩者的長處：傳統(tǒng)AI擅長模型訓練，而量子模型在快速采樣、快速輸出結(jié)果、快速學習方面具有天然優(yōu)勢。兩者之間可以形成優(yōu)勢互補，打造第三代的量子AI的系統(tǒng)。
我認為可能在未來三年內(nèi)，這類系統(tǒng)可能就可以找到能產(chǎn)生實際價值的應用。而且我認為AI賽道與量子技術的結(jié)合，是一個需求量很大，同時在工程上也相對容易實現(xiàn)的方向。
而AI和量子的結(jié)合已經(jīng)在大型科技企業(yè)中有著更多的嘗試，AI可以加速量子計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以在量子編譯、量子糾錯、數(shù)字孿生模擬器和自然語言量子編程等多個方向上提供支持，簡單來說，AI讓量子計算機更聰明、更高效、更抗噪。
反之，量子計算也可以加速AI的發(fā)展。量子神經(jīng)網(wǎng)絡、量子搜索與優(yōu)化算法、量子分類模型和量子生成模型等技術正在為AI帶來新的加速路徑，在未來能讓AI跑得更快、學得更深，解決今天尚無法企及的問題。
我們前面說了這么多不同的“門派”、不同的技術路線，其實總結(jié)一下，量子計算目前仍處于一個較早期的發(fā)展階段，也正因如此，才會出現(xiàn)沒有技術共識的現(xiàn)狀。但這不就是前沿科技的美妙之處嗎？
嘗試，合作，證明，失敗，追求看似不可能的路徑，被挑戰(zhàn)、被質(zhì)疑，慢慢科普，慢慢探索，再慢慢走進大眾的視野，然后改變世界。這個過程可能會很漫長，而我們現(xiàn)在已經(jīng)慢慢開始看到一些曙光。
侯萬達
加州大學圣地亞哥分校物理學博士生：
一個可行的技術路線的苗頭已經(jīng)出現(xiàn)，馬上黎明就要到來的時候，此時關鍵的問題在于：我們什么時候能把它真正擴展起來、真正地實現(xiàn)。剩下的，其實就只是技術和工程上的難題了。
所以說，量子計算的發(fā)展路徑，很可能不會像一個能看到的“進度條”，每天慢慢地一點點從10%、20%，最終漲到100%。它更可能是這樣的——你前一天晚上睡覺前還覺得，量子計算機現(xiàn)在還只有100個量子比特，什么也做不了，可第二天早上醒來，Google就突然宣布：“我們造好了?！币苍S人們會期待這會是一場突如其來的爆發(fā)式進展。就像ChatGPT被掛到網(wǎng)上之前，很多人還不知道它是什么、有什么用，但一旦它開放給所有人使用的時候，大家立刻就意識到：我們的生活被改變了。
以上就是我們硅谷101聊量子計算的第二篇文章，當然，這個垂直賽道我們還會持續(xù)深挖下去，歡迎行業(yè)從業(yè)者繼續(xù)聯(lián)系我們，跟我們一起來追蹤接下來的技術發(fā)展和行業(yè)趨勢。