今天我们继续聚焦量子计算。 上篇我们详细探讨了量子计算的技术原理、商业化瓶颈、以及量子纠错领域的前沿进展。 下篇主要聚焦这么几个问题： 量子计算的理解门槛较高，内容相对硬核，建议耐心阅读。 （1）经典计算的瓶颈与量子计算的优势 随着制程逼近物理极限，经典计算的天花板已经近在眼前，量子计算呼之欲出。 首先是计算瓶颈。经典计算的算力是线性增长的，而量子计算由于"量子叠加"原理，可以实现算力的指数级增长。 当遇到如药物分子模拟这类复杂度较高的问题时，即使用当下性能最强大的超算，也需要花费数亿年的时间才能验算完成，量子计算则可以快速解决问 题。 经典计算的第二个问题是量子隧穿现象。 当电子元件缩小到纳米尺度，绝缘层薄得只剩几个原子，此时电子会出现"隧穿现象"，穿墙而过导致漏电，使得晶体管失灵，摩尔定律撞上了硬邦邦的量 子墙。 在超导量子计算中，结成库珀对的电子采取量子隧穿的方式通过约瑟夫森结，因此不存在这方面的瓶颈。 | 时间 | 战略/规划法案 | 国家/地区 | 投资规模(美元) | | --- | --- | --- | --- | | 2014 | 国家量子技术计划 | 英国 | 10年投资约12.15亿美元 ...

微软量子计算研究进展 - 公司宣布推出全球首款基于马约拉纳的量子处理芯片Majorana 1，该芯片采用砷化铟晶圆，旨在产生多达8个马约拉纳粒子以构成2个量子比特 [4][7] - 研发团队宣称实验表明其中一个量子比特能在几分之一秒内保持正常功能，并已开发出区分真实马约拉纳信号与虚假信号的检测方案 [7] 马约拉纳量子比特技术原理 - 拓扑量子比特技术通过空间分布量子态来抵御局部噪声干扰，其原理类似于将信息比特分割后存储在两个独立位置 [5] - 理论核心在于使电子在特定材料中呈现分裂状态，其半电子量子比特能表现出自身反粒子的特性，从而增强抗干扰能力 [5] 研究争议与学术审查 - 《Science》期刊对微软赞助研究人员2020年的一篇论文追加更正，该论文曾宣称在纳米线内制备出了马约拉纳粒子 [3] - 更正声明遵循了哥本哈根大学2023年的审查建议，审查结论认为研究人员在数据选择上运用了主观判断，但被排除的数据未动摇论文主要结论，不构成学术不端 [6] - 部分批评者认为该研究存在重大缺陷，坚持要求全面撤稿，质疑在器件中甚至不存在基础物理效应的证据 [6][7] 行业背景与投资规模 - 公司已向马约拉纳量子计算研究领域投入逾10亿美元资金 [4] - 量子计算机理论上能在密码破译和高级化学模拟等领域超越经典计算机，但其量子比特本身非常脆弱，易受微小干扰 [4][5]

英伟达量子计算战略布局 - 英伟达CEO黄仁勋最初预测"有用的量子计算机还需20年"，导致美股量子概念股暴跌45%-36%，但4个月内态度反转，成立量子研究中心NVAQC12和量子AI研发中心G-QuAT2 [4] - 公司正在推进对光量子公司PsiQuantum的后期投资谈判，参与7.5亿美元融资，投后估值达60亿美元（432亿元人民币），这是英伟达首次直接投资量子硬件公司 [5][6] - 英伟达选择PsiQuantum因其光子技术与光纤兼容性强，可无缝接入CUDA-Q平台及Grace Hopper超级芯片，强化"GPU+QPU+CPU"混合计算架构 [14] PsiQuantum公司概况 - 公司由四位布里斯托大学背景的学者创立，核心创始人杰里米·奥布莱恩拥有量子物理学博士学位，2009年在《Science》发表光子量子计算奠基性论文 [7] - 采用差异化技术路线，目标建造世界上第一台大规模容错量子计算机，已融资超10亿美元，2021年估值30亿美元，本轮融资后估值将达60亿美元 [8][9] - 获得澳大利亚政府9.4亿澳元和美国伊利诺伊州超5亿美元支持，但量产时间表从2020年推迟至2029年 [10] 量子计算行业动态 - 量子计算主要技术路径包括超导（占硬件市场62%）、离子阱、光量子和中性原子，全球超导市场规模28亿美元 [18] - 2025年中国量子计算市场规模预计达115.6亿元人民币，年均增速超30%，Q1全球融资额78亿美元同比增125% [19] - 中国"九章三号"光量子计算机求解特定问题比超算快一亿亿倍，国内量子企业融资占全球30%但金额偏低 [19][20] 科技巨头量子竞争格局 - 谷歌推出Willow芯片5分钟完成超算需10^10亿年的计算，微软发布Majorana 1芯片探索百万量子比特系统 [12] - 量子计算可加速AI算法训练，IBM、谷歌正研究量子机器学习以提高数据处理效率，涉及图像识别和自然语言处理 [13] - 英伟达投资PsiQuantum可借助其政府关系参与国家级量子工程，以60亿美元估值布局潜在万亿级市场 [15][16]

量子计算行业动态 - 量子计算处理器领域近期进展显著 谷歌 微软和中国科学技术大学在过去三个月推出多款采用不同方法的量子计算芯片 竞相实现量子效用 [1] - 亚马逊网络服务AWS加入竞争 推出Ocelot量子计算芯片 该芯片代表构建容错量子计算机的重要一步 能够解决传统计算机无法处理的复杂问题 [1] AWS量子计算中心 - AWS量子计算中心由加州理工学院开发 采用新颖量子纠错方法 [2] - 该中心成立于2019年 2021年在加州理工学院设立新设施 目标构建大规模"容错"量子计算机 [4] - 项目汇集亚马逊 加州理工学院及其他学术机构专家 营造协作环境加速量子技术发展 [4] 量子计算技术挑战 - 主要障碍在于扩大量子比特数量同时保持稳定性和保真度 量子纠错对可靠性至关重要 [6] - 当前量子纠错方法需要大量量子比特 导致成本过高 [6] - 量子比特对环境噪声极为敏感 易丢失信息并产生错误 [4] Ocelot芯片技术突破 - 采用从头整合纠错的架构设计 量子纠错被作为首要要求 [8] - 使用"猫量子比特"技术 可抑制特定错误形式 减少纠错资源需求 [9] - 结合微芯片上其他纠错组件 目标将纠错成本比当前方法降低90% [9] - 扩展至成熟量子计算机仅需标准方法十分之一的资源 [9] Ocelot芯片架构细节 - 原型由两个1cm²硅微芯片组成 表面含超导材料层构成量子电路元件 [12] - 包含14个核心组件：5个数据量子比特 5个缓冲电路和4个错误检测量子比特 [12] - 数据量子比特采用钽超导材料薄膜制成的振荡器 [12] 行业竞争格局 - 谷歌发布Willow芯片 含105个量子比特 实现纠错突破 计算速度远超超级计算机 [12] - 微软推出Majorana 1芯片 采用拓扑量子比特架构 抗干扰能力更强 已部署8个量子比特并计划扩展至百万级 [12] - 主要企业采取差异化路径：谷歌侧重量子比特数量 亚马逊和微软优先纠错与稳定性 [13]