21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者孔海麗 北京報道

　　又一項革命性技術(shù)進展將為AI提供神奇助力。

　　北京時間12月10日，谷歌宣布研發(fā)出新的量子芯片Willow（威洛）。這款計算能力超強的芯片，實現(xiàn)了量子計算領(lǐng)域30年來的關(guān)鍵性突破，5分鐘即可完成當(dāng)今計算機要10堯（10的25次方）年才能完成的任務(wù)。研究成果發(fā)表在12月9日出版的《nature》雜志上。

　　消息傳出后，量子信息行業(yè)一片歡呼，AI圈也大受震撼。

　　兩大關(guān)鍵突破

　　Willow的重大突破表現(xiàn)在兩個方面：一是性能也就是計算能力的大幅飛升。

　　5分鐘計算量相當(dāng)于目前運行速度最快的計算機10堯（10的25次方）年才能完成的任務(wù)。102?年遠高于宇宙的年齡（約130億年）。5分鐘與102?年，這個對比，可見其計算速度的躍升非常之恐怖。

　　二是強大的量子糾錯能力。?

　　我們?nèi)粘Ｋ玫钠胀ㄓ嬎銠C基于經(jīng)典物理學(xué)，采用二進制系統(tǒng)，以比特作為信息存儲和處理的基本單位，每個比特只能表示0或1兩種狀態(tài)。而量子計算機則遵循量子力學(xué)規(guī)律，使用量子比特作為基本信息存儲和處理單位。量子比特以0和1的疊加態(tài)存在，可極大提高計算效率。但問題是，芯片所含的量子比特越多，出錯的概率越大。

　　1995年美國麻省理工應(yīng)用數(shù)學(xué)系教授Peter Shor引入了量子糾錯的概念。30年來，科學(xué)家們一直在研究量子糾錯，但沒有取得本質(zhì)突破。

　　Willow在量子糾錯領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的重大進展是，基于可擴展的方形網(wǎng)格，邏輯量子比特數(shù)量（目前是105個量子比特）增加，錯誤率卻迅速下降。其從3x3編碼量子位擴展到5x5的網(wǎng)格，再擴展到7x7的網(wǎng)格，每次擴展，錯誤率減半。而且Willow可實時糾錯，這使其在短時間內(nèi)擴展到更高位階的量子比特（比如1050個）成為可能。

　　以上兩項重大突破，相比性能提升，糾錯能力更受科學(xué)家關(guān)注。

　　量子計算加入，AI如虎添翼

　　量子芯片是量子計算機的核心。Willow的研發(fā)團隊是哈特穆特·內(nèi)文（Hartmut Neven）領(lǐng)導(dǎo)的谷歌量子AI實驗室。哈特穆特表示，Willow是向大規(guī)模、自糾錯量子計算機邁出的一大步，它的糾錯能力和超越經(jīng)典的計算能力使我們更接近一個可提供商業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)，從幫助發(fā)現(xiàn)新藥，到設(shè)計更高效的電動汽車電池，再到加速核聚變和新能源替代的進展。

　　正如谷歌量子AI實驗室這個名稱所喻指的，量子計算+人工智能，將是人類朝著通用人工智能發(fā)展的一條可行路徑。哈特穆特提到的核聚變研究，其涉及的計算量極為龐大復(fù)雜，是傳統(tǒng)計算機無法勝任的，但量子計算完全可以。

　　再比如，最近大模型訓(xùn)練遇到的Scaling Law（規(guī)模定律）面臨失效的擔(dān)憂，就是因為巨大的資金投入和參數(shù)增長，卻不能取得相應(yīng)的成效，使得像OpenAI這樣的AI巨頭也可能陷入開發(fā)瓶頸。但Willow的出現(xiàn)表明，未來量子計算承擔(dān)任何參數(shù)的大模型訓(xùn)練都只是小case。

　　這也是馬斯克和OpenAI CEO山姆·奧特曼等人對Willow點贊的原因。如果大規(guī)模、自糾錯量子芯片加入到人工智能隊伍，就大大增強了AGI如期到來的確定性。馬斯克今年10月底在參加“未來投資倡議”大會的人工智能討論環(huán)節(jié)時表示，AI能夠?qū)崿F(xiàn)所有人類綜合能力（也就是AGI）的時間大概是2028到2029年左右。而奧特曼今年9月底也在一篇個人文章里稱，超級人工智能可能會在未來“幾千天”內(nèi)誕生。

　　哈特穆特在解釋為何將其2012年創(chuàng)立的實驗室命名為“（谷歌）量子人工智能”時說，人工智能和量子計算將被證明是我們這個時代最具變革性的技術(shù)，但先進的人工智能將從量子計算中受益匪淺。

　　不過，部分科學(xué)家對谷歌最新量子芯片的性能定義還存在爭議。英國薩里大學(xué)計算機專家艾倫·伍德沃德說，Willow的出現(xiàn)“鼓舞了所有努力制造實用量子計算機的人”，但谷歌使用的是專門為量子計算機量身定做的性能測試工具來研發(fā)這一芯片，因此，將其計算性能與傳統(tǒng)計算機相比是不準(zhǔn)確的，“就好像你沒法把蘋果和橘子放在一起對比”。

　　之江實驗室主任、阿里云創(chuàng)始人王堅院士12月13日也表示，Willow是用一個非常專用的裝置，完成了一個非常特殊的任務(wù)，它是一個無比快的算盤，還是一個真正超越今天（傳統(tǒng)計算機的）計算裝置的計算，需要重新思考，但這個問題今天我們還沒有答案。

　　量子計算時代還有多久到來？

　　AI與量子計算的相互助力，將加快量子芯片和量子計算機的規(guī)?；逃眠M程，但專家初步預(yù)測，那也需要5-10年。哈特穆特承認，實際應(yīng)用于商業(yè)場景的量子計算機在2030年之前可能不會出現(xiàn)。

　　Willow的規(guī)?；逃?，尤其是民用，恐怕還需要較長的一段時間?？茖W(xué)家在1946年發(fā)明了世界上第一臺通用計算機，但過了二三十年，個人計算機才得以規(guī)模化商用。

　　2019年10月，前述谷歌量子AI團隊將其“量子霸權(quán)（Quantum Supremacy）”的研究成果發(fā)表于《nature》雜志，宣布開發(fā)出了一款54個量子比特數(shù)的量子芯片。其時，谷歌 CEO桑達爾·皮查伊將其與萊特兄弟發(fā)明飛機時的首次12秒成功試飛相比。但飛機的大規(guī)模商用也是在二三十年后。

　　去年11月，英偉達CEO黃仁勛在接受《哈佛商業(yè)評論》英文版總編殷阿笛（Adi Ignatius）采訪時說，量子計算機可能還要再過十年、甚至二十年才能真正實現(xiàn)工業(yè)化。2024年6月26日，黃仁勛在英偉達年度股東大會上再次表示，實用的量子計算還需要幾十年的時間才能實現(xiàn)。到那時，算法將是加速計算和量子方法的結(jié)合。不過，黃仁勛發(fā)表上述看法時，具有行業(yè)突進意義的谷歌Willow尚未問世。

　　值得強調(diào)的是，我國在量子計算研究領(lǐng)域也站在了世界前沿。

　　近日，在2024數(shù)字科技生態(tài)大會上，中電信量子信息科技集團正式發(fā)布了超導(dǎo)量子計算機 “天衍 504”，它是由一臺24比特、兩臺176比特和一臺504比特量子計算機組成的國內(nèi)最大的量子計算集群，并提供了5類運算性能世界一流的高性能仿真機和Cqlib量子編程框架。自中國電信2023年11月發(fā)布“天衍”量子計算云平臺并提供對外服務(wù)以來，已有來自全球50多個國家、超1200萬訪問量，實驗任務(wù)數(shù)超過60萬個。此外，中國科技大學(xué)副校長潘建偉院士在量子計算、量子通訊和量子加密領(lǐng)域的研究成果，早就屬于國際領(lǐng)先水平。

　　2024年1月，工信部等七部門發(fā)布的《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，將量子信息納入到未來產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中。量子信息技術(shù)包括量子通信、量子計算和量子加密測量等三個主要方面。

　　10月29日，潘建偉在2024量子科技和產(chǎn)業(yè)大會開幕式上表示，知名企業(yè)如谷歌和IBM，部分國家如英國和法國，提出了在2035年前后實現(xiàn)100萬個量子比特相干操縱的目標(biāo)，“我國正在編制的國家量子科技相關(guān)規(guī)劃中，也提出了同樣的目標(biāo)。”潘建偉透露。據(jù)了解，百萬級量子比特相干操縱是實現(xiàn)量子信息技術(shù)的重要途徑。

　　未來10到15年，有望在量子糾錯的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)具備基本功能的通用容錯量子計算機，探索密碼分析、大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用。到那時候，方可稱之為量子計算時代的到來。

　　那時，所有基于傳統(tǒng)計算機基礎(chǔ)上的加密算法體系，包括比特幣，都需要重塑。這也是Willow發(fā)布當(dāng)天比特幣應(yīng)聲下跌的原因。當(dāng)然，由于距離量子計算時代還有較長時間，應(yīng)激過后的比特幣又恢復(fù)了上漲。