“皮衣刀客”黃仁勳在上週發表的“實現有用的“量子電腦可能需要等三十年之久的話語令美股的量子計算概念股集體暴跌，但是這位英偉達創始人兼CEO似乎打從心底看好量子計算的發展前景，欲成為量子計算領導者之一，這也是為什麼距離這番話不到一週時間，英偉達(NVDA.US)在本周官宣將在於3月17日至21日的GTC大會上舉辦首個“量子日”(Quantum Day)，黃仁勳屆時將與業界領袖們同台探討量子運算最新技術進展。幾乎同一時間，美國科技大廠微軟(MSFT.US)也為量子計算“打call”，在官方博客稱2025年是“量子就緒之年”。
Transformer架構的橫空出世標誌著深度學習與人工智慧領域迎來了新的典範轉移，可謂直接推了ChatGPT等生成式 AI應用軟體的誕生，正是Transformer將“生成式AI”從谷歌AI實驗室帶向商業應用。後來的 GPT 家族所有AI大模型，以及Gemini、Claude與LIama等大模型都是基於 Transformer 架構，堪稱“AI大模型之母”。展望量子運算的未來，所謂的“Transformer時刻”距離人類社會漸行漸近。
量子計算的“Transformer時刻”，即指涉“基於量子計算技術所打造出的可控的、具有商業價值的量子計算應用系統”，這裡的量子計算包括但不限於離子阱、量子退火、量子模擬、超導量子位元以及量子糾纏與拓樸量子等等。目前人類技術無法以通用的計算系統實現對於量子態的精準與穩定控制模式，尤其是在實現精準且可控的“量子糾纏”方面存在很大的技術瓶頸。
近年來離子阱技術(比如IonQ、霍尼韋爾的量子解決方案)、D-Wave量子退火計算機等量子計算領域取得突破式進展，IBM力爭融合量子位元與二進位算力硬體基礎設施，再到2024年12月，Google Willow震撼發布，量子計算領域似乎出現類似的“範式轉移”重要基礎，使得量子計算有望從物理書上的純理論逐漸走向“可控的、具有商業價值的實際量子計算應用系統”。
隨著英偉達與微軟這兩大科技巨無霸，以及先前公佈量子藍圖的亞馬遜(AMZN.US)宣入局，再加上Google(GOOGL.US)與IBM(IBM.US)多年以来深耕于量子计算底层理论與量子硬件体系，以它們的人才儲備以及龐大資金量，再加上各國政府近年來的強力支持，或將推動量子運算商業化的軌跡步入加速曲線。
川普即將於1月20日重返白宮開啟第二任期，他承諾減少對大公司的監管和減稅，增加石油產量和嚴格的移民政策，這些都顯示經濟成長和通膨將會走強，但這被視為股市的利多因素。銀行、科技、國防和化石燃料等產業可能大幅受益，尤其科技方面，川普領導下的美國政府大概率將重點推動美國在人工智慧、量子計算、核融合以及航空航太等最前沿科技創新領域加速發展。
量子計算“Transformer時刻”的關鍵字：可控且具備大規模商用價值
量子計算系統運用量子力學的特性，例如量子疊加與量子糾纏，提供了一種全新的計算範式，理論上能夠在某些特定領域極大程度超越傳統電腦的運算能力。根據谷歌當地時間12月9日的聲明，Willow量子晶片在基準測試中展示了驚人的性能，能夠在不到5分鐘內完成一個“標準的基準計算”，而傳統超級電腦完成同樣的任務需要10^25年。
不過要注意的是，包括谷歌在內，目前還沒有任何公司實現任何意義上可精準控制量子態且能夠實現大規模商業化的實際用途級別“量子計算”，並且距離這量子力學加速模式的“最終形態”的差距非常遠。這也是為什麼谷歌首席執行官Sundar Pichai在一份貼文中強調Willow量子晶片為“迈向打造实用量子計算机的重要步伐”，這也意味著谷歌在距離實現可控且商業化的“量子計算”也有著非常遙遠的距離。
目前人類技術無法以通用的運算體系實現對於量子態的精準與穩定控制，尤其是在實現精準且可控的“量子糾纏”方面存在很大的技術瓶頸。量子糾纏是量子计算的关键特性之一，它允許量子位元之間的超強關聯，這對於海量並行計算和解決某些問題至關重要。然而，目前技術尚未能夠實現大規模、长期稳定的量子糾纏。
不過即使是入門級的“啟發式量子運算應用”——例如離子阱、量子退火以及量子模擬等等，對於一些研發項目來說，已經具備非常重大的加速運算層面的意義。但是量子態仍然無法精準控制，在實際操作中，量子比特的狀態容易受到外在環境的干擾，導致量子退相干和量子錯誤，並且需要量子計算公司反覆試錯且僅限於特定的加速計算，實際成本難以精準把控。
D-Wave Quantum(QBTS.US)與IonQ(IONQ.US)對於黃仁勳的反擊點在於他們已經實現了具有“實際用途的量子計算應用”，事實證明確實如此，但商業化範圍極度狹窄。目前D-Wave等量子運算公司提供的量子運算平台主要集中在入門級的啟發式量子運算應用上，商業化應用範圍仍然非常狹窄。它们大多数只能够解决特定行业與前沿研发密切相关联的加速问题，而扮演的是輔助角色，例如醫藥生物研發工程以及物理實驗室的大型研發項目。
近期在美股股價大幅上漲的Rigetti Computing(RGTI.US)與Quantum Computing(QUBT.US)，包括上述的IonQ、D-Wave 都是量子運算重要公司，它們在基於量子計算的加速方面具有不同方向。雖然這些公司取得了一些進展，但尚未達到真正意義上的精準可控且具備大規模商業化價值的量子應用，量子態無法精準控制是目前量子領域的大難題，它們的產品和服務主要集中在特定的前沿研發領域，基本上處於“啟發式量子運算應用階段”，商用範圍極度狹窄。
各國政府與科技巨頭紛紛入局，量子運算發展如火如荼
近幾年全球主要科技國家在量子運算領域的規劃佈局可謂持續加碼，已有30餘個國家開展了以大型量子計算項目為重點的量子資訊領域規劃佈局。
IBM2023年末的官方部落格文章指出：“我們已經進入了量子計算的新時代，因為過去幾十年的主題是這項新技術出現和建立，現在則是奠定基礎，讓量子運算徹底成為現實以及實現商業化。
微軟近日宣布推出“量子就緒計劃”，幫助客戶制定清晰且全面的量子策略。微軟策略任務與技術部門總裁兼營運長Mitra Azizirad在周三發布的一篇官方部落格文章中寫道：“量子就緒不僅是一個商業上的必要，也是一個全球性的使命。我們正處於可靠的量子運算時代的開端。我們即將看到量子電腦解決非常有意義的問題並捕捉新的商業價值。”
除了Google、微軟以及英偉達積極佈局量子運算，另一美國科技巨擘亞馬遜也在加碼佈局，亞馬遜AWS近日推出了一項名為“Quantum Embark”的計劃，旨在探索“整合量子運算晶片與傳統晶片”的混合架構，幫助客戶為量子運算時代做好準備。
Quantum Computing將應用其熵量子優化機 Dirac-3 來支持 NASA戈達德航太飛行中心的高階成像和資料處理需求，凸顯出啟發式應用與航空航太特定的前沿領域深度融合，以量子運算驅動的加速效應來全面升級某些領域的效率變革。
IonQ 最新展示的 遠端離子-離子糾纏(Remote Ion-Ion Entanglement)則是量子計算領域中的重要突破，它涉及到透過量子通訊技術在物理上分離的兩個離子之間建立起至關重要的“量子糾纏關係”，這種糾纏關係是實現量子糾纏的關鍵步驟之一，特別是在建構量子通訊網路和量子運算系統互聯的過程中，可以說為開發可擴展網路量子系統奠定重大基礎。
IonQ前不久和馬裡蘭州公佈了一項 10 億美元的計劃，旨在將馬裡蘭州打造為量子運算的發源地。IonQ董事長兼首席執行官Peter Chapman近日更是豪言基於原生量子運算加速的人工智慧系統將遠遠超越經典人工智慧體系，他預測到2030年該公司總營收規模可能接近10億美元。作為對比，IonQ近幾季的總營收規模徘徊在1000萬美元附近。
在一項最新的研究中，瑞士洛桑聯邦理工學院研究團隊成功讓6個機械振盪器集體處於量子狀態。這項研究標誌著量子技術向前邁出重要一步，為建構大規模量子系統奠定了基礎。該研究團隊強調，量子運動通常僅限於單一物體，但在最新實驗中，它跨越了整個振盪器系統。這項最新的研究有望促進量子感測技術，因此這項最新的量子研究進展或將推動應用場景更加廣泛且量子糾纏規模大幅升級、更加可控、效率更高的量子計算等級應用。
隨著谷歌Willow量子晶片問世，以及英偉達與微軟等科技巨頭共同入局，當前量子運算發展可謂按下“加速鍵”，意味著後續對於這些量子計算概念股的催化可能愈發密集，無論是啟發式應用，還是關於精準度提升的量子糾纏研究，後續都有可能密集迎接積極催化劑，進而帶動這些量子計算股票價格持續大漲。
量子運算未來市場規模可謂無比廣闊，根據知名研究機構MarketsandMarkets的最新預測報告，2024年全球量子運算市場規模僅為13億美元，預計2029年可望鋼彈53億美元，預測期內年複合成長率高達33%。MarketsandMarkets表示，包括驅動量子技術的核心硬體基礎設施、量子運算部署(本地和雲端)，以及量子運算加速所驅動的AI應用(例如融合量子運算的人工智慧訓練/推理算力系統)在內的整個量子計算市場從2024年開始可望加速擴張，其中包括“启发式量子计算應用”深度嵌入某些聚焦於研發的產業，大幅提升某些企業研發效率，以及量子糾纏技術取得重大突破，帶動可控且愈發精準的實用“量子計算系統”走向小範圍商業化。
