“量子計算”要火？再等等吧

時(shí)候未到。

最近，關(guān)于量子計算的新聞?dòng)悬c(diǎn)多。

首先，IBM宣布成功驗證100+量子比特，該研究成果登上《Nature》封面。

緊接著(zhù)，英特爾高調發(fā)布硅自旋量子比特芯片，稱(chēng)要在該領(lǐng)域超越其他競爭對手。

除了這兩家巨頭外，國內外不少機構和企業(yè)都在推進(jìn)量子計算相關(guān)業(yè)務(wù)，行業(yè)一片熱鬧景象。

但量子計算本身就十分抽象，哪怕技術(shù)難點(diǎn)不斷被攻破，但想要投資該產(chǎn)業(yè)，還是要慎重為妙。

我們?yōu)楹涡枰孔佑嬎悖?/h2>

量子計算，在新聞里近乎“無(wú)所不能”。

有人稱(chēng)，它比傳統的超級計算機要快億倍，還有人預言，量子計算就是AI的最終答案。

對于大部分普通人來(lái)說(shuō)，對于量子力學(xué)的印象還停留在“遇事不決，量子力學(xué)”這樣的調侃階段，更不要說(shuō)什么“量子霸權”（Quantum supremacy）這樣的專(zhuān)業(yè)名詞。

經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的一頓包裝，量子計算瞬間成為一種“高大上”的前沿技術(shù)。

事實(shí)上，拋去量子力學(xué)這層“外衣”，量子計算的本質(zhì)還是一種算力技術(shù)。

我們都知道，傳統計算機基于經(jīng)典物理，主要靠電路的0和1這兩個(gè)確定態(tài)來(lái)實(shí)現計算。

而在量子力學(xué)里，物體除了0和1以外，還可以像“薛定諤的貓”一樣，處在一種不確定的疊加態(tài)。

在量子計算機里，這種疊加態(tài)被稱(chēng)作“量子比特”（量子位），不同的粒子可以產(chǎn)生不同的量子比特，而粒子之間互相糾纏又會(huì )形成另一種量子比特。

隨著(zhù)量子比特的增多，計算結果也會(huì )指數級增加。

假設傳統計算機用3個(gè)電路能實(shí)現8種（2的3次方）結果，但量子計算機在加上疊加態(tài)之后，能代表的信息量遠遠不止8種結果。

正是基于這種特性，讓量子計算機可以實(shí)現傳統計算機無(wú)法實(shí)現的復雜計算。

商業(yè)化前的數道難題

毋庸置疑，量子計算機的算力相較于傳統計算機有爆炸式增長(cháng)，這就是所謂的“量子計算優(yōu)越性”（或稱(chēng)量子霸權）。

隨著(zhù)傳統芯片越來(lái)越接近物理極限，價(jià)格和耗電量都會(huì )逐漸翻倍，“后摩爾時(shí)代”的算力危機不斷凸顯，這就給量子計算機帶來(lái)了市場(chǎng)空間。

一旦未來(lái)科學(xué)家們解決了量子計算機的硬件問(wèn)題，是否意味著(zhù)量子計算機就能完全取代傳統計算機了？

并不完全正確。

現實(shí)情況是，在目前的技術(shù)下，量子計算機的誤差其實(shí)非常大，這就限制了量子計算機的實(shí)用性。

隨著(zhù)量子比特，量子計算機可以處理那些運算難度隨著(zhù)問(wèn)題規模指數增大的問(wèn)題，但這一切的前提都是基于量子比特這個(gè)“疊加態(tài)”。

回到前面的假設，3個(gè)電路形成了8種結果，到了量子計算機里，3個(gè)量子比特就可以出現8個(gè)不同的疊加態(tài)。

若是想要解決問(wèn)題，就需要算法可以依次運算完每種可能，最終得出一個(gè)正確答案。這不僅要求量子處理器有足夠強的性能去完成計算，同時(shí)還要有控制誤差的能力。

然而就以目前的硬件來(lái)看，想精準高效地應用量子計算機，還是一件非常困難的事情。

假設量子計算參與到AI大模型的預訓練。

通常情況下，一個(gè)大模型需要大量數據“投喂”。

一旦在訓練數據時(shí)不能保證輸出的合理性，就會(huì )出現大模型“一本正經(jīng)胡說(shuō)八道”的現象，也就是所謂“AI 幻覺(jué)”。

而量子計算機恰恰在準確性上存在“漏洞”——一旦出現疊加態(tài)計算缺失的情況，那么其結果的偏差就會(huì )越來(lái)越嚴重，最終導致“AI 幻覺(jué)”的出現。

想要減少誤差，也不是沒(méi)有方法，要么是從硬件入手提高計算能力，要么是在算法上保證計算精度。

比起算法，從硬件入手相對來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)單一些。

IBM宣布實(shí)現成功驗證100+量子比特后，立刻登上了《Nature》封面。

從報道來(lái)看，IBM在127量子比特的鷹（Eagle）量子處理器上，成功模擬了磁性材料的行為，并且無(wú)須糾錯就取得精確結果，并且宣稱(chēng)已經(jīng)超越經(jīng)典計算機。

而英特爾推出的硅自旋量子比特芯片，同樣是從硬件上入手，盡可能地簡(jiǎn)化了結構，提高了可靠性。

然而，并不是所有量子計算都能投入大量資金用在硬件升級上。

由于商業(yè)化的缺失，大多數量子計算企業(yè)還停留在實(shí)驗室階段，這就需要企業(yè)有燒錢(qián)的底氣。

根據中金公司研報顯示，目前國外主要玩家為谷歌、IBM、微軟、亞馬遜等老牌科技巨頭，而國內玩家為阿里、騰訊、百度、華為等大廠(chǎng)。

除此以外，獲得融資的量子計算初創(chuàng )企業(yè)并不多，并且融資的數額都屬于億元級別。

結語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，當前量子計算仍主要存在于實(shí)驗室階段，距離商業(yè)化較遠。

因此，量子計算可以處理那些運算難度隨著(zhù)問(wèn)題規模指數增大的問(wèn)題，但這些問(wèn)題往往屬于復雜模擬模型，例如金融、醫療、氣候等領(lǐng)域。

只不過(guò)AI時(shí)代的到來(lái)，讓一些人有了投資量子計算的想法。

有業(yè)內人士表示，與其寄希望于量子計算來(lái)解決大模型所遇到的算力問(wèn)題，不如指望GPU的價(jià)格越來(lái)越低。

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