黄仁勋的意外发现
Nvidia 的首席执行官黄仁勋最近发表了一项评论，在量子计算行业引起了轩然大波。他对该领域存在公开上市公司表示惊讶，这一言论无意中导致了几家量子计算公司股价大幅下跌。
在一次专注于量子技术的活动中，黄仁勋表达了他的惊讶，并透露他不知道这些公司已经上市。正如他所说，他的第一反应是不相信。“我不知道他们上市了，”他坦白道，并提出了一个问题，“量子计算公司怎么能上市？”这种坦率的承认凸显了量子计算行业的新生和投机性质，该领域在很大程度上仍处于研发阶段。
黄仁勋评论的背景
重要的是要理解黄仁勋发表这些言论的背景。他之前曾表示，“非常有用的”量子计算机可能还需要几十年才能实现。鉴于技术障碍，这种长期观点虽然可能是现实的，但与上市量子计算公司投资者的短期预期相冲突。他对这些公司上市地位的惊讶，以及他对实用量子计算应用延长的预期时间表，共同造成了一场完美的不确定性风暴，导致该行业遭到抛售。
量子计算领域：充满希望和不确定性的领域
量子计算是计算能力上的一次革命性范式转变，有可能改变从医学和材料科学到金融和人工智能等各个行业。与经典计算机将信息存储为代表 0 或 1 的比特不同，量子计算机利用量子比特。量子比特利用叠加和纠缠的原理，允许它们同时表示 0、1 或两者的组合。这种能力使量子计算机能够解决即使是最强大的经典超级计算机也难以解决的复杂问题。
然而，该领域仍处于起步阶段。构建和扩展稳定的量子计算机是一项巨大的技术挑战。维持量子比特的微妙量子态（极易受到环境噪声的影响）需要极低的温度和复杂的纠错机制。
关键参与者和方法
几家公司正在争夺这一新兴领域的领导地位，每家公司都在寻求不同的技术方法来构建量子计算机。一些著名的参与者及其各自的技术包括：
- 超导量子比特： IBM 和 Google 等公司处于这种方法的最前沿，该方法涉及使用超导电路来创建和控制量子比特。这些电路在接近绝对零度的温度下运行，需要庞大而昂贵的低温系统。
- 离子阱： IonQ 是一家上市公司，在黄仁勋发表评论后，其股价大幅下跌，它是离子阱技术的领先支持者。这种方法使用由电磁场捕获和控制的单个离子（带电原子）作为量子比特。离子阱系统提供高保真度和长相干时间，但扩大规模带来了重大的工程挑战。
- 光子量子比特： PsiQuantum 是一家采用光子方法的公司，使用光子（光粒子）作为量子比特。这项技术在可扩展性和连接性方面具有潜在优势，但构建稳定可靠的光子量子计算机仍然是一项艰巨的任务。
- 中性原子： 另一种方法涉及使用捕获在光晶格中的中性原子作为量子比特。像 ColdQuanta 这样的公司正在探索这项技术，该技术在可扩展性和相干时间方面具有潜在优势。
- 拓扑量子比特： 微软正在大力投资拓扑量子比特，这是一种更奇特的方法，旨在创建本质上更能抵抗噪声和错误的量子比特。这项技术仍处于非常早期的发展阶段。
投资格局：平衡长期潜力与短期波动
量子计算行业吸引了大量投资，包括来自风险投资家和全球政府的投资。投资者被这项技术的变革潜力所吸引，设想未来量子计算机将在各个领域取得突破。
然而，该行业也具有高风险和不确定性的特点。技术障碍是巨大的，实现容错、商业上可行的量子计算机的时间表仍不清楚。这种固有的波动性使得投资上市量子计算公司成为一种特别投机的行为。
黄仁勋的评论无意中突出了这种波动性。他对存在上市量子计算公司的惊讶强调了量子计算的长期愿景与股票市场的短期预期之间的脱节。
深入研究挑战
通往实用、容错量子计算机的道路充满了无数挑战。让我们更详细地探讨一些关键障碍：
量子比特稳定性和相干性
最重要的挑战之一是保持量子比特的稳定性和相干性。量子比特非常脆弱，容易受到环境噪声的影响，例如杂散电磁场和温度波动。这种噪声会导致量子比特失去其量子特性，从而导致计算错误。量子比特可以保持其量子态的持续时间称为其相干时间。延长相干时间对于执行复杂的量子计算至关重要。
纠错
由于量子比特非常容易出错，因此量子纠错对于构建可靠的量子计算机至关重要。与经典计算机不同，经典计算机可以通过简单地复制一个比特的多个副本来纠正错误，而量子信息由于不可克隆定理而无法复制。量子力学的这一基本原理需要复杂的纠错技术，这些技术可以在不直接测量量子比特状态的情况下检测和纠正错误。开发高效且可扩展的量子纠错码是一个主要的研究重点。
可扩展性
构建具有少量量子比特的量子计算机已经足够具有挑战性。将这些系统扩展到数百、数千甚至数百万个量子比特（这是解决实际问题所必需的），这是一个更大的挑战。每个额外的量子比特都会使系统的复杂性呈指数级增长，从而使其更难以控制和保持相干性。
控制和测量
精确控制和测量量子比特的状态对于执行量子计算至关重要。这需要复杂的硬件和软件，包括高精度激光器、微波发生器和灵敏探测器。随着量子比特数量的增加，控制和测量系统的复杂性急剧增加。
软件和算法
开发能够有效利用量子计算机功能的软件和算法是另一个重大挑战。量子算法与经典算法有根本的不同，设计它们需要对量子力学和计算机科学有深入的了解。量子算法开发领域仍处于早期阶段，需要大量研究来探索量子计算的全部潜力。
低温学
许多量子计算技术，例如超导量子比特，需要极低的温度才能运行。维持这些温度（通常接近绝对零度（-273.15 摄氏度或 -459.67 华氏度））需要复杂且昂贵的低温系统。这些系统的尺寸和成本可能是扩大量子计算机规模的重大障碍。
量子计算的未来：一条漫长而曲折的道路
尽管存在挑战，但量子计算的潜在回报是如此巨大，以至于研发工作继续加速。政府和私营公司正在该领域投资数十亿美元，并且在多个方面都取得了进展。
虽然黄仁勋预测“非常有用的”量子计算机还需要几十年才能出现，这在某些人看来可能很悲观，但这反映了对仍然存在的重大障碍的现实评估。通往容错、商业上可行的量子计算的旅程可能是一条漫长而曲折的旅程，沿途会有许多曲折。
然而，这项技术的潜在影响是如此具有变革性，以至于值得追求。量子计算机有可能彻底改变医学、材料科学、人工智能和许多其他领域。它们可能导致新药物和材料的发现、更强大的人工智能算法的开发以及现代加密代码的破解。
量子计算行业是科学发现、工程独创性和投机性投资的迷人结合。这是一个不断突破可能性的界限的领域，也是一个具有巨大突破性进展潜力的领域。虽然前方的道路漫长而充满挑战，但目的地——一个量子计算机解开宇宙秘密并解决人类一些最紧迫问题的世界——是一个值得为之奋斗的愿景。