巨资回流，量子投资热潮再起

一股新的信心和资金浪潮正在席卷量子计算产业。

2023年4月30日，澳大利亚联邦政府和昆士兰州政府宣布共同出资9.4亿澳元（约合6.2亿美元），支持美国初创企业PsiQuantum在布里斯班附近建设一台大型量子计算机。这项投资是最新的迹象之一，显示出人们对于利用量子力学的非凡特性进行计算的梦想，可能终将实现。

PsiQuantum联合创始人兼首席执行官Jeremy O'Brien上周在布里斯班出席政府宣布仪式

PsiQuantum公司的首席科学官Pete Shadbolt表示，这套系统将是世界上第一台跨过门槛，真正具有商业价值的量子计算机。

他并非唯一一个对本世纪末前制造出下一代量子计算机抱有宏伟目标的人。自理查德·费曼（Richard Feynman）教授首次提出量子计算理念以来，43年来这个领域经历了不少挫折，且冲刺阶段相对较短。

最大的挑战之一是目前机器使用的量子比特极其不稳定，只能在极短的时间内保持量子态，从而产生“噪声”。因此，在任何量子计算过程中，故障都会累积，导致计算机失去作用。

最近，纠错技术（将信息编码到量子比特中以弥补这一缺陷的技术）取得了进展，有望比业内大多数人预期的更快解决这一问题。

其他致力于在量子竞赛中取得领先的公司包括IBM，该公司多年来一直在建造实验性量子系统。2023年底，该公司首次制定了实现全功能实用系统的路线图。

IBM公司量子计算副总裁Jay Gambetta表示：“我觉得我们已经找到了在2029年展示容错量子计算机的路线。”

德克萨斯大学量子信息中心主任Scott Aaronson说：“从未有人集成过拥有数百万量子比特的系统，最庞大时也仅有几千个。”

多年来，准确预测量子计算何时实现实用化似乎是痴人说梦。人们曾希望能够对早期的“含噪声机器”——具有不稳定量子比特的系统进行编程，但这一希望已经破灭，断绝了通往实际应用的途径。

即使一些看似重大的研究突破也未能如愿。当谷歌在2019年宣称达到了“量子霸权”（即量子系统领先传统计算机）时，事实证明，对现有机器进行编程的新方法可能会抹杀这一优势。

然而，许多业内人士现在认为，近几个月来，已开辟了一条通往大规模系统的清晰路径，这将带来真正的技术和商业优势。

从谷歌去年开始的一系列研究突破开始，纠错技术比大多数人预期的要早几年取得了重大进展。哈佛大学和总部位于波士顿的QuEra集团在2023年底的研究成果，以及微软和总部位于美国和英国的Quantinuum在2024年发表的论文，都给人们增添了更多希望。

英国量子初创公司Riverlane的负责人Steve Brierley表示：“在过去的一年里，我们看到了大量进展，尤其是在纠错方面。”他说，这减少了仍需取得的技术突破的数量。

这看起来越来越不像一个科学问题，而更像一个工程问题。

由此带来的一个结果是，一场新的竞赛正在展开，目的是扩大当前量子硬件系统的规模，使其能够处理有用的算法。IBM等公司现在相信这些算法很快就会产生。

澳大利亚对PsiQuantum的投资包括公司股权以及赠款和贷款，这显得格外引人注目，因为它标志着澳大利亚对基于光子的量子比特（与IBM和谷歌采用的超导量子比特不同）的不同寻常的投资。德克萨斯大学量子信息中心主任Aaronson指出，尽管光子已被证明能为量子系统提供一个稳定的基础，但PsiQuantum公司在过去几乎没有发表过任何研究成果来展示其在克服众多硬件挑战方面的进展。

为了消除这些疑虑，PsiQuantum公司最近发表了其首篇研究论文，概述了在硬件方面的进展。

可制造的集成量子光子堆栈。a）和b）关键组件和工艺模块示意图。c）300毫米晶片，包含单光子源、超导单光子探测器和量子基准电路。d）低温组件，包含光子芯片、散热器、电子印刷电路板和100通道电信光纤连接单元。e）-k）光学显微照片、扫描电子显微镜或透射电子显微镜图像

论文链接：

https://arxiv.org/abs/2404.17570

Shadbolt声称，这些进展是其在本十年末建立一个可行的大规模系统道路上迈出的坚实一步。随着焦点转向量子比特和量子芯片的生产实用性，以及在更大系统中将它们连接起来所需的其他硬件，PsiQuantum公司还宣称其光子技术的优势将使其比业内其他公司更快地实现100万量子比特系统。

Brierley指出，量子硬件技术走出实验室是一个积极的迹象，表明量子硬件供应链正在形成。

尽管有了新的希望，但IBM的Gambetta等专家承认，量子计划仍有可能脱轨。他指出，预测何时能在算法上取得必要的突破，使纠错成为现实，比绘制扩大硬件规模的路线图更加困难。

然而，Gambetta补充说，如果IBM能在未来两年内展示量子计算的第一批早期实用成果（称为“量子优势”），将会引发企业界的新一轮兴趣。

Aaronson评论道：“所有这些计划目前都还是理论上的。实验人员预测的事情总是比他们想象的要花更长的时间。”他补充说，但随着最近的进展，新兴的量子计算产业似乎首次真正有机会实现实用性。

PsiQuantum公司获得10亿澳元资金的消息在科技界引起了不小的轰动，并引发了一波兴奋甚至争议的浪潮。即便是最持怀疑态度的观察家也不得不承认，量子技术有潜力成为科技行业的下一个重大突破。

然而，这笔交易不仅仅是商业和国家战略层面的努力加强的一个实例，更多的商业领袖已经投身于量子技术的竞争之中。

2024年第一季度一开始，霍尼韦尔便迎来了开门红。1月22日，霍尼韦尔宣布对Quantinuum进行了3亿美元的股权投资，此次投资是该年度量子领域的首笔投资，投资前Quantinuum的估值为50亿美元。

遗憾的是，Quantinuum的这一轮融资并未能预示着新投资的涌入。实际上，资本市场在量子领域（以及金融专家所警示的其他多数领域）仍然相当平静。

尽管年初市场表现冷淡，但随着更多资金的注入，量子行业逐渐开始活跃。3月11日晚间，国盾量子宣布与中国电信全资子公司——中电信量子信息科技集团有限公司（简称：中电信量子集团），签订了一项有条件生效的股份认购及战略合作协议。这标志着中电信量子集团将以19亿元的资金进行战略性投资，成为国盾量子的新控股股东。

2024年第一季度共有13轮量子技术融资，投资分布在在不同地区。其中，Quantinuum的3亿美元融资是有史以来最大的量子技术投资轮次之一

据统计，2024年第一季度，量子领域融资额超过4亿美元，与上年同期持平。

4月底，美国国家科学基金会（National Science Foundation）向国会展示了来自全国各地的多个量子信息技术研究项目，旨在确保获得充足的联邦资金支持。

5月1日，丹麦肥胖症药物制造商诺和诺德（NOVOB.CO）的控股股东诺和诺德控股公司（Novo Holdings）宣布计划向量子计算初创企业投资1.88亿欧元（约2亿美元、14.6亿人民币）。该公司希望帮助建立一个以北欧国家的生命科学公司为中心的量子计算初创企业生态系统。

投资管理合伙人Soren Moller在接受路透社采访时表示：“这项技术预计将为生命科学带来变革性影响，但我们仍处于早期阶段。鉴于我们目前还没有量子计算机，我们认为现在是向前迈进并进行这些投资的最佳时机。”

学术界和业界的分析人士普遍认为，量子技术可能会成为21世纪最具变革性的技术之一。量子技术已被公认为一个重要的价值推动因素，并在关键的国家议程中占据了突出的位置。

量子力学，这一20世纪初对自然界最微小粒子的研究产物，被科学家们视为拓展我们对宇宙理解的关键，并有潜力以惊人的速度解决复杂问题。

它的潜在应用范围非常广泛，涵盖从环境科学进步和脱碳到网络安全和新药开发等多个领域。预想中的应用包括能够吸收并清除大气中二氧化碳的分子、为汽车提供动力的量子电池、旨在降低排放的飞机以及优化运输物流以减少道路拥堵。

分布在各行各业的用例数量，每个行业的用例根据实施状况进行了细分。排名前三位的行业分别是先进工业、金融服务和生命科学，每个行业都拥有50多个用例。化工与材料行业和能源与资源行业紧随其后，各有30多个用例。基础设施、卫生和安全防卫行业目前正在开发的用例不到10个

用例开发的技术概况。包括问题领域、硬件模式和计算方法细分

当前，大多数应用都聚焦于尽快从量子计算中提取商业价值。NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）硬件和量子退火器的使用尤为普遍，而在计算方法方面，变分算法和量子退火算法占所采用技术的一半以上。

另一方面，容错量子计算（FTQC）的理论已相对成熟，一些初步的、极具前景的商业构想，以及量子相位估计和量子振幅估计等基础算法，都提供了理论上的支持。

这表明，虽然短期应用是目前的主要焦点，量子计算的未来已建立在坚实的基础之上，一旦硬件成熟，FTQC方法预计将带来巨大的商业价值。

根据QAM（Quantum Addressable Market）引擎的数据，尽管目前量子计算的可寻址市场（TAM）规模仍然有限，但预测显示，到2030年市场规模可能接近100亿美元，到2035年将超过250亿美元。

对2024-2035年量子计算QAM的预测。整个可寻址市场被划分为特定的量子计算用例群组

在未来几年（2025-2030年），量子计算领域可能会出现三种不同的发展情景。首先，最乐观的情况是实现广泛的量子优势，这主要得益于错误处理技术的进步。第二种可能性是量子与经典计算的竞争继续进行，特点是量子计算的参与者或爱好者可能宣称取得了优势，这些优势随后可能被推翻。第三种更悲观的情景是可能出现所谓的“量子严冬”。

尽管存在这些不确定性，当我们展望未来时，需要认识到量子计算是一个需要耐心和战略思考的领域。根据IBM、微软、Pasqal和QuEra等行业领导者的路线图，本十年末将是一个关键的转折点。

然而，过去十年间，量子科技呈现了缓慢的线性增长。这种趋势反映了量子行业本身的稳定增长，显示该行业尚未步入指数增长阶段。随着量子领域的不断发展，未来几年是否能见证发展速度和应用的显著提升，将是一个引人入胜的观察焦点。

那么，量子计算市场过渡到指数增长所需的条件是什么呢？

科学家们已经分析了量子计算硬件必须克服的挑战，包括：系统中逻辑错误的抑制、实现具有实际时钟速度的通用容错电路，以及扩展到商业相关规模的能力。

从商业角度来看，几个关键指标值得关注，以确保在技术迅速扩展的过程中不错失良机：

1）对资源估算的兴趣增加

随着硬件的成熟，公司将开始评估该技术是否足够先进，以满足其需求。对资源估算兴趣的增加将是转折点即将到来的第一个迹象。

2）量子计算用例进入生产阶段

能够提供日常商业价值的成熟用例所占比例的增加，将是市场为指数增长做好准备的一个明确指标。

3）用例算法的技术进步

从技术角度看，越来越多的用例依赖于有保障的算法，这些算法确保无法通过现有解决方案获得价值，这将是最后也是最重要的观察指标。特别是那些利用容错量子计算（FTQC）基元的用例，如量子振幅放大、量子傅里叶变换或Grover搜索，将特别说明这一转变。

总之，尽管未来的路途仍需艰苦的研究，但看起来未来正在迅速向我们靠近。