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本期要點：大突破？黑科技？還是炒作？
你好，我是王煜全，這裡是王煜全要聞評論。
12月10日，谷歌推出了全新的量子晶片Willow，一石激起千層浪。這款晶片擁有105個量子位元，實現了誤差率的顯著下降，這意味著長期困擾量子計算領域的糾錯問題，終於迎來了突破性的進展。不僅特斯拉CEO馬斯克和OpenAI的CEO奧特曼對此予以了肯定，連谷歌的股票都隨之跳漲了5%以上。
谷歌有關Willow量子晶片的宣傳圖
因為糾錯問題一直是制約量子計算發展的重大障礙。在量子計算中總是不可避免地會出現錯誤，且錯誤率遠高於經典計算機，嚴重影響了計算結果，降低了量子計算的有效性。然而，糾錯需要增加大量的成本，並會提升計算的複雜性。
Willow量子晶片在糾錯方面的突破，為量子計算的規模化帶來了新的曙光，為進一步構建可擴充套件且容錯性強的量子計算機奠定了基礎，所以可以說是一次里程碑式的進步。
相比之下，被自媒體廣泛宣傳的另一個優點，即Willow僅用了5分鐘，就完成了世界上速度最快的超級計算機Frontier，需要10億億億年才能完成的任務，其實反而沒有那麼重要。
量子計算機
有趣的是，Willow釋出的當天，英偉達股票還下跌了不少。不少朋友有些困惑，難道量子晶片的強大效能已經威脅到了英偉達GPU的地位？
我認為有必要做個澄清，這是一個對量子晶片的常見誤區。雖然量子計算作為一門尖端技術，在近年來不斷引起科技界的熱潮，無論是美國還是中國，都不斷有超強量子晶片的報道傳出，但我們要認識到的是，量子晶片在短期內，短則十幾年、長則幾十年，都無法取代現有的傳統晶片，包括CPU和GPU。
首先，量子計算的工作原理與傳統晶片有著本質的區別。量子計算利用量子力學的原理，如量子疊加和量子糾纏，實現了資訊的並行處理。經典計算機依賴於位元（0和1）來處理資訊，而量子計算機則使用量子位元（qubit）。量子位元可以同時處於多個狀態，這使得量子計算機在某些特定型別的計算上擁有巨大的速度優勢。因此理論上，量子計算能夠在極短的時間內解決經典計算機無法在可接受時間內（例如10億億億年內）解決的複雜問題。
但是，量子位元的建立和維持異常困難。例如，超導量子位元需要在接近絕對零度的低溫環境中操作，所以儘管計算單元不大，但需要巨大的空間來容納製冷裝置，還需要利用氦-3和氦-4的混合物來達到所需的低溫，以及高達10到20千瓦功率的電力來維持執行。此外，量子位元還極易受到振動、磁場和電磁輻射的干擾，這進一步增加了量子計算機應用的難度。相比之下，GPU已經擁有成熟的硬體架構和軟體支援，能夠在圖形處理、機器學習等領域發揮出色效能。
更重要的是，量子晶片也無法替代GPU的應用場景。量子計算機主要用於處理一些特定型別的問題，如量子化學模擬、氣象模擬、密碼學問題等。例如，谷歌的量子計算機“Sycamore”在2019年成功模擬了氫氣分子的量子行為，標誌著量子計算在化學模擬領域的突破性進展，但這類應用仍侷限於特定領域，並未廣泛普及。
我們看到有人評論，有了量子計算機，萬億引數的AI大模型也能瞬間訓練完成了。目前看來仍然是一個遙不可及的夢想。AI模型的訓練和推理過程涉及大量的非線性最佳化問題和大規模的梯度下降演算法，這些任務對於計算資源的穩定性和可擴充套件性要求很高。
所以，簡單說，雖然量子晶片的進展迅速，谷歌、IBM、微軟、中國的阿里、百度和中國科學技術大學都取得了許多進展，但總體來說，量子計算仍處於科學研究的早期發展階段，離走出實驗室還有很長的路要走，就更不用說大規模地用於解決實際問題了。
量子計算機
不過，我想強調的是，這並不意味著我們可以忽視量子計算的發展。作為前沿領域，量子計算仍然值得我們密切關注。
特別是隨著量子計算的發展，它將對比特幣等數字貨幣構成實實在在的威脅。比特幣和大多數其他數字貨幣依賴於公鑰密碼學來保證交易的安全性。如比特幣依賴於橢圓曲線數字簽名演算法（ECDSA）和SHA-256雜湊，這些演算法對於經典計算機來說是絕對安全的。
但在量子計算機面前，這種安全性將不再無懈可擊。理論上，肖爾演算法（主要量子演算法之一）可以讓攻擊者以合法使用者的身份簽署交易，透過生成欺詐性交易來竊取比特幣。當然，密碼學領域也在積極尋求對策，後量子密碼學和量子抵抗密碼學也就應運而生。
對於大眾而言，只有當量子計算的破解能力引發了有關比特幣的恐慌時，量子計算才真正到了值得關注的階段。也就是說，我們完全可以把量子計算對比特幣產生實際威脅的報道當成量子計算被廣泛應用並影響到社會的市場訊號。在此之前，我們可以將量子計算視為一項仍在實驗室中探索的黑科技，任何關於其實際價值的討論和投資宣傳都可以等同於“炒作”。
當然，持有比特幣的朋友們也不必太擔心，可能還需要至少十年以上這一天才有可能到來。
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王煜全要聞評論，我們明天見。
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