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康殷
2025-10-15 19:45
當(dāng)?shù)貢r間10月7日，諾獎委員會將諾貝爾物理學(xué)獎授予約翰?克拉克（John Clarke）、米歇爾?H?德沃雷（Michel H.Devoret）和約翰?M?馬丁尼斯（John M.Martinis）三人，他們因發(fā)現(xiàn)了“電路中的宏觀量子力學(xué)隧穿和能量量子化”而獲獎。
諾貝爾物理學(xué)委員會成員埃娃·奧爾松在接受新華社采訪時說，這一獲獎成就打開了“通向另一個世界”的大門，使人們能夠在更大尺度上研究量子力學(xué)世界。
量子計算破冰
三人使用的核心器件是約瑟夫森結(jié)：兩片超導(dǎo)電極中間隔著一層極薄的絕緣層。處于低溫時，電子成對耦合成“庫珀對”并以群體方式運(yùn)動。因為這些庫珀對共享統(tǒng)一的量子相位，整個回路的量子態(tài)可用一支宏觀波函數(shù)來描述，仿佛一個整體行動的“單粒子”。
在適當(dāng)?shù)钠脳l件下，電流會被“鎖定”在零電壓的穩(wěn)定態(tài)中。實驗發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)能夠憑借量子隧穿越過勢壘并突然切換到出現(xiàn)電壓的狀態(tài)——這就是“宏觀量子隧穿”。隨后通過微波激發(fā)進(jìn)行譜學(xué)測量，人們觀測到能級是離散且可逐級激發(fā)的，表明這一宏觀電路的行為完全受量子力學(xué)規(guī)律支配。
實際上，這類宏觀量子態(tài)為利用粒子微觀世界的現(xiàn)象開展實驗提供了新可能，因為此類“人工單粒子”可模擬其他量子系統(tǒng)，幫助研究者理解這些系統(tǒng)特性。三位諾獎得主的實驗不僅具有重大科學(xué)意義，也將量子力學(xué)從理論與微觀世界帶進(jìn)了可工程化的電路體系。
對比經(jīng)典計算機(jī)，被稱為“量子計算機(jī)”的新概念受到行業(yè)廣泛重視。
1982年，諾貝爾獎獲得者理查德·費(fèi)曼就提出了“量子計算機(jī)”的概念，此后長達(dá)幾十年的時間里，量子計算機(jī)的研發(fā)一直停留在科學(xué)家的實驗室里。但最近兩年，量子計算機(jī)開始頻繁出現(xiàn)在媒體報道與大眾視野中。
2024年12月，谷歌推出全新的量子芯片——Willow（共105個量子比特），在物理學(xué)界和AI圈掀起了海嘯般的巨震，美股量子概念股暴漲。
現(xiàn)有計算機(jī)計算體系采用的是經(jīng)典計算，以0和1的比特按確定性邏輯門逐步演化來處理信息；而量子計算則反其道行之，借助量子比特的疊加與糾纏，讓多種可能態(tài)并行演化，直接模擬包括分子化學(xué)與新材料在內(nèi)的大量量子體系的本征規(guī)律。理論上，量子計算進(jìn)行某些類型計算的速度可以比傳統(tǒng)計算機(jī)快數(shù)十億倍。
量子商用路徑
因為量子計算在通信、金融、醫(yī)療、生物、人工智能等諸多領(lǐng)域都擁有廣闊的應(yīng)用前景，諸多國家與科技巨頭紛紛加入了這場量子計算研發(fā)競賽。美國、日本等先后制定了國家層面的量子計算發(fā)展規(guī)劃，谷歌、英偉達(dá)、IBM、微軟等科技巨頭積極推進(jìn)研究。
在中國，本源悟空、玻色量子、國盾量子（688027.SH）等公司在量子計算領(lǐng)域也耕耘已久。
量子計算要走向可規(guī)模化商業(yè)化，面臨數(shù)個關(guān)口：首先，要把量子比特（qubit）做得“穩(wěn)而準(zhǔn)”， 保持疊加態(tài)，在長相干時間與高門保真下實現(xiàn)可用的量子糾錯，降低從物理比特到邏輯比特的巨大開銷；其次，硬件與控制系統(tǒng)需工程化擴(kuò)展，從幾十到成千上萬比特的規(guī)模，解決低溫與光學(xué)控制、互連與封裝的良率與可重復(fù)性；最后，應(yīng)用端要找到可驗證的量子優(yōu)勢場景，將量子—經(jīng)典混合算法嵌入真實工作流。
不過，解決上述問題仍是困難重重，各路線都在試錯階段。以保持量子系統(tǒng)中保持一個量子比特的疊加態(tài)為例，就必須盡可能保證量子比特不與環(huán)境發(fā)生不可控耦合。任何微弱的“擾動”，無論是溫度閃動、電磁場波動、材料缺陷、雜質(zhì)還是外部線路的信號串?dāng)_，都可能成為“噪聲源”，把量子信息“泄露”出去，使系統(tǒng)失去相干性，這種現(xiàn)象被稱為“退相干”。
目前全球推進(jìn)量子計算機(jī)的技術(shù)路線包括超導(dǎo)量子、離子阱、光量子、拓?fù)淞孔拥榷鄠€技術(shù)路線。
其中，超導(dǎo)量子計算機(jī)是利用超導(dǎo)材料極低溫形成的庫珀電子對作為量子比特，再通過微波脈沖操控，代表廠商包括 IBM、谷歌、國盾量子、本源量子等，是量子計算機(jī)主流路線。但該路線需接近絕對零度的環(huán)境，以及量子比特相干時間較短，是主要挑戰(zhàn)。
頗值得注意的是拓?fù)淞孔樱@是一種較新的技術(shù)路線。
今年2月，微軟宣布取得量子計算的“突破性進(jìn)展”，為了制造量子芯片，其研究人員創(chuàng)造了世界上第一個“拓?fù)鋵?dǎo)體”。微軟表示，該拓?fù)鋵?dǎo)體利用了一種被稱為“拓?fù)涑瑢?dǎo)”的物質(zhì)狀態(tài)，“拓?fù)涑瑢?dǎo)”既不是固體、液體也不是氣體的材料，過去只存在于理論中。這種拓?fù)淞孔佑嬎銠C(jī)理論上高度抗干擾，錯誤率低，微軟還表示正在開發(fā)的量子芯片，使其能夠容納100萬個量子比特，不過，“拓?fù)鋵?dǎo)體”材料目前仍制備困難。
多條技術(shù)路線并進(jìn)、相互競爭，本身也說明量子技術(shù)仍帶有濃厚的“理論色彩”。因此，即便實驗頻傳捷報，業(yè)界仍難判斷：這些突破能否在數(shù)年內(nèi)轉(zhuǎn)化為可商用的量子計算機(jī)，抑或仍需十年甚至更久。
實際上，在知名IT顧問咨詢公司Gartner過去幾年發(fā)布的新興技術(shù)炒作周期曲線中，量子計算技術(shù)已在“創(chuàng)新觸發(fā)期”（Innovation Trigger）盤桓多年，一直未進(jìn)入下一個周期。
由于技術(shù)方向尚未收斂，資本側(cè)趨于謹(jǐn)慎，更多投資者選擇觀望。真正值得期待的，是能顯著拉近“可用”與“可賣”距離的實質(zhì)性進(jìn)展，以及某個類似生成式AI浪潮的“ChatGPT時刻”——一旦到來，它或?qū)⑾襁^去兩年AI行業(yè)那樣點燃并加速量子計算的繁榮。
資本激情萌動
盡管諾獎進(jìn)一步肯定了量子力學(xué)的潛力、科技巨頭也在持續(xù)加碼，但從資本市場看，量子領(lǐng)域仍處在高投入、長周期的“燒錢”階段。
多家機(jī)構(gòu)判斷其潛在市場空間巨大。摩根大通分析師Samik Chattejee在最新量子計算報告中預(yù)計，量子計算將受益于持續(xù)資本投入，僅2025年全球公共投資或?qū)⑦_(dá)到450億美元。
海外資本市場方面，當(dāng)前已上市的量子計算相關(guān)公司包括IonQ、Quantum Computing、D-Wave Quantum與Rigetti Computing，從體量上看均屬與量子計算密切相關(guān)的小型股。且財務(wù)表現(xiàn)仍顯薄弱，上述公司上市時間不長，至今均未實現(xiàn)盈利。其中IonQ相對最成熟，但其2024年銷售額也僅為4310萬美元。
同時，鑒于這些公司深耕的仍是尚未被商業(yè)驗證的技術(shù)賽道，它們本質(zhì)上依舊是高投機(jī)標(biāo)的。如今年2月微軟披露“突破性進(jìn)展”后，板塊情緒提振，消息發(fā)布不久，D-Wave午盤一度漲逾7%，Rigetti Computing亦接近4%的漲幅。
隨后，量子計算股今年的股價走向愈加“瘋狂”，Quantum Computing自3月14日低點4.37美元/股上漲至7月11日高點21.88美元/股，累計漲幅304.41%；截至本月，Quantum Computing在二級市場仍整體上行，13日收盤報21.46美元/股。另據(jù)盤面表現(xiàn)，美股量子計算板塊近半年集體走強(qiáng)：IonQ六個月大漲近223%，D-Wave Quantum亦漲逾478%。
對于此類公司異常的股價漲幅變動，瑞穗證券美國公司董事總經(jīng)理Daniel O’Regan的判斷頗為直白：這是一場“炒作中的炒作”。
不少公司幾乎沒有收入，買入者多是在編織下一個風(fēng)口的想象。
相較之下，國內(nèi)量子科技上市公司數(shù)量更少，除已上市的國盾量子外，國儀量子、本源量子正處于上市輔導(dǎo)階段，更多創(chuàng)業(yè)公司仍在融資推進(jìn)中。總體來看，技術(shù)路徑未定與商業(yè)模式待證的雙重不確定性仍在，但產(chǎn)業(yè)鏈的“耐心資本”與技術(shù)里程碑正不斷累加。
今年以來，國內(nèi)量子計算賽道投融資活躍。截至三季度末，就有14家企業(yè)合計完成16輪融資，覆蓋天使到C輪不等。
其中，中科酷原與玻色量子均完成兩輪融資：前者同時布局原子量子計算與量子精密測量，核心產(chǎn)品包括“漢原1號”原子量子計算機(jī)、便攜式原子量子重力儀等；后者專注光量子計算，2025年4月發(fā)布新一代具備約1000個計算量子比特的相干光量子計算機(jī)真機(jī)，并在蘇州、深圳、南京等地建設(shè)實驗室，面向人工智能、生物制藥、金融、通信、能源等領(lǐng)域開展場景驗證。
