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内容目录 Toggle 量子计算介绍一言以蔽之,量子计算现在还在非常早期的起始阶段。 简介量子电脑是一种遵循量子力学规律、进行高速运算、储存及处理量子讯息的物理装置。因为它使用的是可重叠的量子位元(又称为Q位元、qubit),在处理数据时可让0和1“同时”出现,完全颠覆现有的计算机运算的原理和先天上的限制。因此它的优势也十分明显:处理速度惊人,比传统计算机快数十亿倍(注:本文的说明都只是非常基本的概念,量子电脑真正牵涉的技术比本文的介绍深奥多了)。 IDC报告预计,全球量子计算市场将从2020年的4.12亿美元增长到2027年的86亿美元,6年复合年增长率超过50%。 量⼦电脑制造极其困难,遑论商业化我们必须兼顾易于操控,确保状态维持持久性等各种可商业化有⽤的特性,才能打造出真正实⽤的量⼦运算解决⽅案。许多公司宣称已经找到如何制造⼤量固态量⼦位元的⽅法,也就是 Transmon制造技术,由于这种技术与现有芯片制造技术相似,因此市场许多主要参与者(包括字母、国际商业机器公司、和 Rigetti)都选择采⽤ Transmon技术;但因需要控制在超低温状态,因此不容易保持状态。Transmon技术需复杂的稀释制冷系统,但是另一种离⼦阱技术(trapped-ion)则只需要液氦制冷就可以了。 发展的三阶段用中国大陆中科院院士潘建伟的话来说,量子计算的发展有三个阶段: 第一阶段的目标是实现量子计算优越性,即量子计算机对特定问题的计算能力超越超级计算机,这一目标已经有美国、中国和加拿大先后达到。 第二阶段的目标是实现专用的量子模拟机,可以应用于组合优化量子化学、机器学习等特定问题,来指导材料设计、药物开发等,达到这一阶段,按照目前的估计还需要5到10年,是当前学术界主要的研究任务。 第三阶段是在实现量子纠错的基础上,构建可编程通用量子计算机。由于技术上的难度,何时实现通用量子计算机尚未明确,学术界一般认为还需要15年至20年,甚至更长的时间。 实际上的阻碍 没有硬件,一切都将是空谈现在量子计算产业最大的挑战就是硬件,量子比特的规模太小。而真正需要应用,就需要在保证质量的同时要大规模提高量子比特的数量,所以要很快推到几百、几千、几万,甚至是百万量子比特的规模,而这也是当下硬件投资比较火热的原因。 这也是为何全球80%的投资都投在量子计算机硬件件本身,硬件是当下的投资重点,软件生态可能占据不到20%。 主要的困难根据英特尔的说法,目前这个行业仍遇到以下几个重大的阻碍待克服: 量⼦位元纠错⽅⾯的⼯作:确保量⼦位元有够⻑的⽣命期,寿命必须⻑到它能够完成⼀些有意义的计算。这就就像人造太阳核融核一样,必须找到核融核寿命够长,而且能受到人为控制时,才有商业化的可能。 实现在本地对量⼦位元的控制,⽽非通过远端连线来控制。 路径上的安排:也就是如何把量⼦位元真正地放到⼀个物理的量⼦位元系统当中。 量⼦位元之间的连接:就是将量⼦位元连接起来,形成⼀个比较有规模的⼤系统。 参与的厂商除了中国大陆,目前全世界主要的商用制造商都在北美,他们的进度、各自的发展、和达成的里程碑如下: 制造商美股代码进度、发展、和里程碑中国中科院 未上市 2021年十月,中国超导研究团队构建了66比特可编程超导计算原型机“祖冲之⼆号”,比⽬前最快的超级计 算机快⼀千万倍。2020年构建76个光子的原型机“九章”,处理高斯玻色取样问题的速度比超级计算机快一百万亿倍。国盾量子(Quantum CTek)上海688027量子通讯产品的开发、生产和技术服务,包括金融、电子、通讯等多领域,参与过京沪高铁量子保密通讯干线和“墨子号”量子卫星的技术服务。全球首家上市的相关企业。 国仪量子(CIQ Tek)未上市 中国科大超导研究团队建立的新创公司本源量子(Origin Quantum)未上市 中国科大超导研究团队建立的新创公司 图灵量子(Turing Quantum)未上市中国率先发展光量子芯片和光量子计算机的公司百度BIDU2022年百度正式发布产业级超导量子电脑“乾始”SpinQ未上市在2023年11月成功向一家中东科研机构交付自主研发生产的超导量子芯片D-WaveQBTS2020年为止,客户已经用D-Wave的系统构建了200多个应用程序。2015年时字母和NASA采用D-Wave的量⼦电脑,取得比传统电脑快一亿倍的效能。著名的客户包括大众汽车、字母 、埃森哲、NASA、洛克希德·马丁、DENSO、ISC、橡树岭国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室。成立于1999年,全球第一家相关的商业供应商,也是相关应用服务软件的开发商。字母GOOGL和GOOG2022年分拆旗下相关部门为独立的公司Sandbox AQ2021年时宣布10 年内要打造具有纠错机制的量子电脑。2019年时在《自然》杂志上发表篇论文,声称自己拥有52个量子位的Sycamore量子电脑已经取得了量子霸权,但立即遭英特尔、国际商业机器公司吐槽说字母过度夸大。2018年时公布 72 量子位元处理器,并把量子算法框架 Criq开源。英特尔INTL主要的合作伙伴是荷兰的 QuTech。2021年时宣称以英特尔的低温控制芯片 Horse Ridge能控制电⼦元件能够在低温环境下以⾼精度⽅式运作。2017年时能支援17 量子位元。RigettiRGTI由硅谷量子电脑开发者Chad Rigetti于2013年成立的Rigetti公司,将于2021年10月7日开始推出第一台商用量子电脑。2021年透过SPAC合并后上市。IonQIONQ2021年透过SPAC,IonQ与dMY合并后上市。客户包括 Breakthrough Energy Ventures、现代汽车和起亚公司牛津量子电路未上市 拥有全英国唯一商用量子电脑IQM未上市 来自欧洲的超导量子计算公司国际商业机器IBM2022年10月推出量子电脑 Osprey,支援 433 量子位元,是去年宣布的 Eagle 机器的 3 倍。2022年5月公布新量子发展路线,超过4,000量子位系统 2025 年将亮相2021年IBM揭晓127量子位元芯片Eagle,两年内在部分应用将取代传统电脑2019年开发出全球首台独立的IBM Q System One,目前是利用互联网出租,未来不排除对外出售。2019年时能支援20 量子位元。汉威联合HON2021年,剑桥收购量子计算,打造全球最大的量子计算公司2020年时投资Zapata及Cambridge合作开发量⼦算法及软件,并推出量⼦电脑Model H0后,Honeywell再推出更强的System Model H1。2020年以离⼦阱技术成功制造出量⼦电脑,并透过微软 Azure。云端服务提供使⽤者存取,宣称是迄今最强⼤的商⽤量⼦电脑,摩根大通将成为其首家客户。Xanadu量子技术未上市2022年Xanadu的量子电脑Borealis,能在36微秒,完成与高斯玻色采样(gaussian Boson sampling,GBS)有关的运算。现今最强大的超级电脑执行同一任务需要9,000年时间亚马逊AWSAMZN2022年亚马逊云科技宣布成立量子网络中心Amazon Centerfor Quantum Networking, CQN2022启用以超导量子比特技术为基础的八量子比特量子处理单元,命名为Lucy的量子处理单元(QPU)。Amazon Braket 是一项AWS的完全托管服务,支持混合量子工作负载,让客户可以存取以下三个初创公司的量子硬件方案:D-Wave Systems、IonQ 和 Rigetti。Quantum ComputingQUBT提供Qatalyst应用程式加速器以在传统计算机上建立和执行符合量子应用的程式,同时准备在量子计算机上运行,并提供多个量子处理单元,合作伙伴包括 DWave、Rigetti 和 IonQ。微软MSFT2020年开放云端量子服务Azure Quantum给所有客户。2019年发表云端量子服务Azure Quantum,供开发人员研究;而且宣布量子开发套件的 Q# 编译器开源,也推出量子模拟器。2017年推出量子开发套件的 Q# 编译器。2005 年成立了“Station Q”实验室。辉达NVDA辉达提供cuQuantum,这是一个软件开发套件,包含优化的库和工具,用于加速量子计算工作流程 究竟谁是目前的领导者?IBM公司引领着全球超导量子计算的技术发展,从当前的发展态势来看,包括字母在内的其他超导量子计算公司短时间内很难超越,IBM也代表了美国在超导量子计算机领域的国际地位。 它的价值在那里?量⼦计算可以解决很多⽬前常规计算能⼒无法解决的问题,例如材料模拟、药品模拟、后量⼦时代的加密算法等。量⼦计算离真正地实现⼤规模商⽤,最乐观的估计至少都还需要 10 年以上才能真正商品化,即使进入到商⽤阶段────也就是说现有的算法大部份都还是仍旧有效,不会让传统的计算⽅法失效。例如深度学习、⼈⼯智慧(请参见我之前的部落格文章《人工智能的投资陷井》)等,变得过时或无效。 ![]() 量⼦计算机看来绝对能颠覆现有使用几十年的计算方式,连现在任何最先近的超级电脑在它眼前都只是小儿科。但是,我要提醒投资人,一如超级电脑,量⼦计算机非常昂贵,用途有限,市场很小────不会是很好的投资标的。要不然世界上最著名的克雷(Cray Inc.)超级电脑公司也不会破产倒闭,并被慧与(美股代码:HPE)收购,因为用得起克雷超级电脑的客户很稀有,在台湾除了无法证实的情报单位外,只有中央气象局。 潜在市场有多大?IDC曾预计,全球量子计算市场将从2020年的4.12亿美元增长至2027年的86亿美元,年复合增长率达50.9%。 结论以下几点是截至目前为止,投资人对量子计算发展的必需认识: 最重要的是必需有可普及化且可实际运用的“实体机器”!量子计算机硬件的发展是重中之中,没有实体的量子计算机,一切都是空谈。 量子计算如果能普及成真,的确或颠覆至令为止的计算方式;包括目前使用中的电脑,程式码的设计方式,计算机科技界的思考方式都将全部改变。 量子计算距离平民化的实用阶段,还非常遥远。 目前已被证实的应用领域包括加密,超高速计算,通讯,生技新药的开发都会随着量子计算机硬件的发展而获得空前的突破。 相关文章 《超导体为何重要?目前进展如何?有那些相关企业?》 《碳捕捉技术的目前发展,前景,以及相关的企业》 《核融合(Nuclear Fusion)目前的进展,相关企业有哪些?》 《量子计算(Quantum Computing)目前的进展,概念股有哪些?》 《Zyvex和次奈米半导体制程的目前发展,会威胁到台积电吗?》 《人工智能的投资陷井》重要声明 本站内容为作者个人意见,仅供参考,本人不对文章内容、资料之正确性、看法、与即时性负任何责任,读者请务必自行判断。 对于读者直接或间接依赖并参考本站资讯后,采取任何投资行为所导致之直接或间接损失,或因此产生之一切责任,本人均不负任何损害赔偿及其他法律上之责任。English Blog English Simple Bio English Website Facebook Twitter Account LinkedIn Account 中文部落格 中文简历 中文网站 脸书 推特帐号 领英帐号 English Blog English Simple Bio English Website Facebook Twitter Account LinkedIn Account 中文部落格 中文简历 中文网站 脸书 推特帐号 领英帐号 检视“Andy Lin”的全部文章 |
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