回顾美股市场行情，自今年11月以来，特斯拉、Destiny Tech100等受益于特朗普赢得美国总统大选的相关“特朗普概念股”可谓涨势如虹，博通等AI ASIC芯片股则受益于这种定制化AI芯片需求大爆发，还有一类主题11月以来的市场热度以及涨幅可谓与前两大主题并驾齐驱，那就是“量子计算”。随着聚焦于“量子计算启发式应用”的商业化愈发成熟，量子纠缠逐渐取得突破，以及与人工智能超级算力系统融合进展加快，属于量子计算的“ChatGPT时刻”似乎越来越近。在华尔街资金涌入之下，与量子计算主题相关的股票涨势也许远未停止。 自11月以来，量子计算领域迎来包括行业发展以及宏观经济层面的众多积极催化剂，推动美股与量子计算相关联的“量子计算概念股”集体步入“疯牛般股价暴涨模式”，尤其是自12月谷歌推出超级重磅的量子芯片——名为“Willow”的量子芯片，引爆整个量子计算行业，该芯片或将推动量子计算商业轨迹步入加速曲线。根据谷歌当地时间12月9日的一份声明，Willow量子芯片在基准测试中展示了惊人的性能，能够在不到5分钟内完成一个“标准的基准计算”，而传统超级计算机完成同样的任务需要10^25年。 在Willow重磅催化之下，IonQ Inc(IONQ.US) 自12月以来上涨超30%，Quantum Computing(QUBT.US)12月以来涨幅高达160%，D-Wave Quantum (QBTS.US)同期以来涨幅高达230%，Rigetti Computing(RGTI.US)12月以来涨幅则高达惊人的460%。市值高达2.4万亿美元科技“巨无霸”谷歌自12月以来股价涨幅在量子浪潮催化之下上涨超15%。 甚至长期以来被市场忽略的一只聚焦于量子计算概念股的ETF——Defiance Quantum ETF(QTUM.US)，近日被多位华尔街分析师反复提及，吸引资金大规模涌入，并且有望创下自2018年推出以来的最大规模月度现金净流入。该ETF自12月以来涨幅高达20%，今年以来涨幅高达55%，已经创下该ETF上市以来表现最佳的一年。 Bloomberg Intelligence在一份关于量子计算的最新报告中表示：“量子计算正经历着与去年AI几乎相同的时刻。许多与量子计算相关的股票并没有被ETF广泛持有，因此Defiance Quantum实际上是市场上唯一的纯粹量子计算ETF投资。如果看到更多与量子计算相关的基金上市，我不会感到惊讶。” 谷歌，以及这些量子计算概念股，自12月以来无比强大的股价拉升力度以及资金涌入规模绝非单纯的散户投机资金，华尔街同样参与了这一轮量子计算超级上攻行情，这些资金蜂拥而至，甚至在不到一个月的时间一举将曾在退市边缘的Rigetti Computing总市值推至当前的50亿美元附近，堪称史无前例。在这些华尔街机构看来，“量子计算”这一投资主题已加入半导体、软件SaaS、云计算、电力类公用事业以及减肥药等热门投资主题行列。 除了谷歌积极布局量子计算，另一美国科技巨头亚马逊也在加码布局，亚马逊AWS近日推出了一项名为“Quantum Embark”的计划，旨在探索“集成量子计算芯片与传统芯片”的混合架构，帮助客户们为量子计算时代做好准备。 量子计算未来市场规模可谓无比广阔，根据知名研究机构MarketsandMarkets的最新预测报告，2024年全球量子计算市场规模仅为13亿美元，预计2029年有望高达53亿美元，预测期内年复合增长率高达33%。MarketsandMarkets表示，包括驱动量子技术的核心硬件基础设施、量子计算部署(本地和云)，以及量子计算加速所驱动的AI应用(比如融合量子计算的人工智能训练/推理算力系统)在内的整个量子计算市场从2024年开始有望加速扩张，其中包括“启发式量子计算应用”深度嵌入某些聚焦于研发的行业，大幅提升某些企业研发效率，以及量子纠缠取得重大突破，带动可控且愈发精准的实用“量子计算机器”走向小范围商业化。 此外，特朗普即将于1月重返白宫开启第二任期，他承诺减少对大公司的监管和减税，增加石油产量和严格的移民政策，这些都表明经济增长和通胀将会走强，但这被视为股市的利好因素。银行、科技、国防和化石燃料等行业可能大幅受益，尤其科技方面，特朗普领导下的美国政府大概率将重点推动美国在人工智能、量子计算、核聚变以及航空航天等最前沿科技创新领域加速发展。 在华尔街，不少金融巨头开始覆盖上述在量子计算领域的上市公司。摩根士丹利近日一份投资者报告中表示：“我们无法确定量子计算股票在这段时间内升值的明确催化剂，但我们确实看到持续的积极迹象表明，对量子的投资将继续快速增长。”“美国国会议员最近提出了一项法案，授权联邦政府为量子技术提供 27 亿美元的资金。显然，市场对量子科技到 2026 年参与 2000 亿美元 AI TAM 的潜力充满热情。” “启发式量子计算应用”商业化进展加速，“量子纠缠”乃下一个关键里程碑 量子计算系统利用量子力学的特性，比如量子叠加和量子纠缠，提供了一种全新的计算范式，理论上能够在某些特定领域极大程度超越传统计算机的计算能力。 谷歌的Willow量子芯片完成的标准基准计算任务，正是依赖于量子计算的超强计算能力，例如通过量子比特的并行性和量子纠错、量子干涉效应，使得量子计算机能够在极短的时间内完成基准任务，而传统超级计算机在模拟这些量子行为时需要极其漫长的时间。 不过需要注意的是，包括谷歌在内，目前还没有任何公司实现任何意义上可精准控制量子态且能够实现大规模商业化的实用“量子计算”，并且距离这一量子加速的“最终形态”的差距非常远。这也是为什么谷歌CEO劈柴哥(Sundar Pichai)在一份帖子强调Willow量子芯片为“迈向打造实用量子计算机的重要步伐”，这也意味着谷歌在距离实现可控且商业化的“量子计算”也有着非常遥远的距离。 目前这些量子计算公司提供的量子计算平台主要集中在入门级的启发式量子计算应用上，应用范围仍然非常狭窄。它们大多数只能够解决特定行业与前沿研发密切相关联的加速问题，并且扮演的是辅助角色，比如医药生物研发工程以及物理实验室的大型研发项目。目前人类技术无法以通用的计算体系实现对于量子态的精准与稳定控制，尤其是在实现精准且可控的“量子纠缠”方面存在很大的技术瓶颈。 量子计算的商业化进程需要解决量子错误修正、量子比特的稳定性等一系列技术挑战，以及需要纠缠深度与规模可控，且精准实现对于商业化而言最核心的特殊量子态——量子纠缠。量子纠缠指的是两个或更多量子比特的量子态相互依赖，它们的状态不能独立描述;例如，如果两个量子比特处于纠缠状态，无论它们之间的距离多远，对一个量子比特的测量结果将立即影响另一个量子比特的状态。量子纠缠是量子计算的关键特性之一，它允许量子比特之间的超强关联，这对于并行计算和解决某些问题至关重要。然而，当前技术尚未能够实现大规模、长期稳定的量子纠缠。 不过即使是入门级的“启发式量子计算应用”——比如离子阱、量子退火以及量子模拟等等，对于一些研发项目来说，已经具备非常重大的加速计算层面的意义。但是量子态仍然无法精准控制，在实际操作中，量子比特的状态容易受到外界环境的干扰，导致量子退相干和量子错误，并且需要量子计算公司反复试错且仅限于特定的加速计算，成本方面也难以精准把控。 近期在美股股价大幅上涨的Rigetti Computing、IonQ、D-Wave Quantum 和 Quantum Computing Inc. 都是量子计算重要公司，它们在基于量子计算的加速方面具有不同方向。虽然这些公司取得了一些进展，但尚未实现真正意义上的大规模量子计算商业化，且它们的产品和服务主要集中在特定的前沿研发领域，基本上处于启发式量子计算应用阶段，应用范围较为狭窄。 随着谷歌Willow量子芯片问世，当前量子计算发展可谓按下“加速键”，意味着后续对于这些量子计算概念股的催化可能愈发密集，无论是启发式应用，还是关于精准度提升的量子纠缠研究，后续都有可能密集迎来积极催化剂，进而带动这些量子计算股票价格持续大涨。 比如， Quantum Computing将应用其熵量子优化机 Dirac-3 来支持 NASA戈达德航天飞行中心的高级成像和数据处理需求，凸显出启发式应用与航空航天特定的前沿领域深度融合，以量子计算驱动的加速效应来全面升级某些领域的效率变革。具体来说，这个项目旨在利用Dirac-3解决相位展开问题，公司将帮助NASA以最佳方式重建图像，并从雷达生成的干涉数据中提取信息。期间该量子计算公司将协助NASA在全尺度上展开干涉图，从而提升数据质量和准确性。 IonQ 最新展示的 远程离子-离子纠缠(Remote Ion-Ion Entanglement)则是量子计算领域中的一个重要突破，它涉及到通过量子通信技术在物理上分离的两个离子之间建立起至关重要的“量子纠缠关系”，这种纠缠关系是实现 量子纠缠的关键步骤之一，特别是在构建 量子通信网络 和 量子计算系统互联 的过程中。 在一项最新的研究中，瑞士洛桑联邦理工学院研究团队成功让6个机械振荡器集体处于量子状态。这项研究标志着量子技术向前迈出重要一步，为构建大规模量子系统奠定了基础。该研究团队强调，量子运动通常仅限于单个物体，但在最新实验中，它跨越了整个振荡器系统。这项最新的研究有望促进量子传感技术，因此这一最新的量子研究进展或将推动应用场景更加广泛且纠缠深度大幅升级、更加可控、效率更高的量子计算级别应用。 量子计算——推动人工智能发展的核心力量 量子计算的未来，大概率将是加速人工智能算力发展的核心引擎。量子计算不仅可以加速AI大模型训练过程，解决AI推理系统中一些传统计算难以解决的问题，甚至有可能在未来通过量子神经网络等融合“AI+量子”的全新技术推动更高效的人工智能大模型开发，加快AI人形机器人这一人工智能时代最具颠覆性质的“赛博朋克式产品”渗透至全球。 量子计算基于量子力学的原理，与传统的经典计算截然不同。量子计算机使用量子比特，而非传统计算机的二进制位，并且量子比特能够利用量子叠加、量子纠缠和量子干涉等量子基本特性来进行计算。这使得量子计算具备巨大的并行计算能力和指数级加速能力，这些能力对于人工智能训练/推理系统的发展以及全面推向市场来说可谓提供宛如“开挂”般的助力，未来与人工智能应用相关的成本有望大幅下降且可能实现在极短时间内将人工智能大模型以及所谓的“具身AI”——主要包括AI人形机器人，覆盖至全球大部分地区，带来一场“工业革命级别”的人类生产率升级浪潮。 比如传统AI大模型在处理数十亿到万亿级别的参数时需要极高的计算能力，这也使得AI大模型的训练和部署成本非常昂贵。大模型通常需要在巨大的参数空间中进行探索，而量子计算能够利用量子叠加性在这些高维空间中快速找到有用的解。“量子神经网络”则是一种结合了量子计算加速模式和神经网络的混合架构，它能够利用量子比特的叠加和量子纠缠性质，将使得神经网络的训练与推理范式更加高效且精准。虽然目前这一技术还处于研究阶段，但它是量子计算与AI大模型全面结合的最佳潜力体现。 对于人类研发进程的推动，“AI+量子”比单纯的AI或者单纯的量子计算更具革新意义，量子计算能够模拟传统计算机无法高效模拟的复杂量子系统。结合人工智能，对于药物设计、材料科学和分子模拟等领域的研究具有极其重大的意义，大模型将能够借助“量子计算加速范式”，实现更快速地处理复杂模型，从而推动医药、生物科技、气象预报以及能源等行业的创新步伐呈现指数级加速。 虽然“AI+量子”目前处于最前研究领域，但这两者的深度融合，或将是量子计算这一全新加速机计算模式落地大规模实际商业用途的最终目的地。目前“AI+量子”最大难题在于硬件端，如何设计出一个架构能够完美整合二进制硬件算力基础设施以及基于量子位的量子计算基础设施。 后续关于“AI+量子”的任何进展，或将是全球量子概念相关股票的最重磅催化剂，因此IBM与谷歌这两大处于量子计算研究最前沿科技巨头的量子计算进展至关重要。IBM去年这个时候曾展示一款全新的量子计算芯片以及量子计算机器，该公司当时表示，希望这些全新的芯片和机器能够在10年后成为更大型的应用体系的基石。IBM这一量子计算机器有可能实现量子纠缠的精准操作以及提升纠缠的深度，并且可能在融合量子比特与二进制算力基础设施方面取得进展。 IBM最近发布的Eagle芯片和Condor芯片等量子处理器，是其量子计算发展规划的一部分，旨在通过量子比特的扩展和量子纠缠的深度的提升，推进量子计算机的规模和计算能力。此外，IBM在上述的量子计算机器中展示了一种新方法：将芯片连接到机器内部，再将部分量子机器连接到一起，以此来形成全新的模块化系统，使规模的扩展不受物理条件约束，当与新的纠错码相结合时，可以在2033年前生产出引发全球关注的全新量子计算机。IBM希望这款芯片和机器能在10年后成为更大规模应用体系的基石。IBM博文指出：“我们已经进入了量子计算的新时代，因为过去几十年的主题是这项新技术出现和建立，现在则是奠定基础，让量子计算彻底成为现实以及实现商业化。