正在做出改变的十大量子计算公司

量子计算机，就如同核聚变反应堆和个性化基因医疗一样，多年来一直看似近在咫尺，有望在未来的某一天改变我们的生活。这并没有阻碍该技术走出大学，进入私营领域，数十亿资金已投入到那些希望将其变为现实的公司当中。

然而，每个人都应该知道的是，量子计算目前尚未成为现实可用的技术。还没有哪家公司研发出一种设备，能够在除了那些晦涩且并无实际用途的研究问题之外的任何方面超越传统超级计算机。简而言之，这些公司正在做的，就是努力克服种种障碍，让量子计算发挥作用 —— 或者将各类量子计算机销售给那些正试图让量子计算发挥作用的研究实验室。

话虽如此，让我们来看看那些正在突破这项革命性技术边界、塑造量子计算未来的顶尖量子计算公司吧。

量子计算：简要概述

量子计算基于量子力学原理运行，量子力学是物理学的一个分支，研究原子及亚原子尺度的现象。与传统计算机依靠晶体管门的开合以二进制位（0 或 1）来处理信息不同，量子计算机利用量子比特（qubit），得益于一种被称为叠加的特性，量子比特能够同时表示两种状态。不用费心去想象这一情景 —— 从来没有人见过处于叠加态的量子比特。这完全是数学层面的东西。不过，相关数学知识以及各种测量量子比特的方法告诉我们，对叠加态进行操控能够用于处理海量数据，并以当今最强大的超级计算机都难以想象的速度解决某些复杂问题。

不断发展的量子计算格局

不断飙升的投资表明了人们对量子计算有能力变革从金融、制药到物流、汽车等诸多工业领域充满信心。美国政府在 2019 年至 2022 年间在量子领域投入了 29 亿美元，并且计划投入更多资金。在全球范围内，英国、欧盟和我国也在进行巨额投资，总额达数十亿美元，这反映出各国对量子计算潜力的坚定信心。此外，2022 年私人投资超过 23.5 亿美元，这意味着人们对量子计算未来应用的兴趣日益浓厚。

然而，尽管该领域已经取得了重大进展，但围绕量子计算除了作为开创性的物理和数学实验之外的实用性，仍存在诸多挑战和争议。从事量子领域工作的公司会定期公布进展和成果，但具备实际应用价值的量子计算仍遥不可及。

就目前而言，量子计算那些被大肆宣扬的益处，比如密码学的终结、奇迹药物的即时研发以及气候变化的逆转等，都依旧是遥不可及的梦想。因此，私营领域那些努力证明量子投资合理性的公司，必须在该技术的当前应用和未来潜力之间谨慎地寻求平衡。

量子计算领域的领军者

虽然量子计算领域涌现出众多创新型初创企业，但有几家行业巨头已确立了自身在这一领域的先驱地位。以下是对一些推动这项前沿技术向前发展的顶尖量子计算公司的简要介绍：

1. IBM

IBM 是目前量子计算领域的领军者，推出了其量子系统二号（Quantum System Two），这是一款由 IBM 自主制造的名为Heron的芯片驱动的模块化量子计算机。该芯片改进了 “纠错” 功能，对抗退相干现象 —— 一种会导致量子系统中量子态丢失的现象。最近，IBM 又推出了Condor，这是一款基于该公司交叉共振门技术的、拥有 1121 个超导量子比特的量子处理器。IBM 希望到 2033 年能制造出拥有 10 万个量子比特的量子系统。

2. 谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）

谷歌量子人工智能在 2019 年宣称，其量子计算机 Sycamore通过对随机量子电路的输出进行采样，速度比其所宣称的超级计算机能够达到的速度更快，由此实现了 “量子霸权”。（IBM 很快反驳称，其超级计算机能够更快地完成该项任务。）谷歌的目标是在十年内打造出拥有 100 万个量子比特的量子系统。与此同时，谷歌量子人工智能的开源框架 “Cirq” 旨在为近期的量子计算机开发新颖的量子算法。

3. 亚马逊（Amazon）

2019 年，亚马逊网络服务（Amazon Web Services）在加州理工学院（Caltech）的校区建立了一个量子计算中心，20 世纪 80 年代初，理查德・费曼（Richard Feynman）正是在该校首次提出了建造量子计算机的设想。亚马逊的亚马逊量子计算服务是一项全托管的量子计算服务，用户可通过它访问来自不同供应商（包括 IonQ、Rigetti、Oxford Quantum Circuits、QuEra 以及亚马逊自家的亚马逊量子模拟器）的量子硬件。这使得用户能够尝试不同的硬件架构，以找到最符合自身特定需求的方案。最近，亚马逊网络服务推出了一款内部定制设计的芯片，该芯片采用被动纠错方法，可将错误抑制 100 。

4. 微软（Microsoft）

微软的 Azure 为量子计算提供了一整套工具和资源，并且正在积极致力于开发可扩展且容错的量子计算机。Azure 量子平台提供了访问量子硬件、模拟器以及开发工具的途径，使用户能够试验量子算法并探索量子计算的潜力。

5. 英特尔（Intel）

英特尔一直致力于打造全栈式商业量子系统。它最近发布了一款名为 Tunnel Falls 的 12 量子比特硅芯片，旨在推进硅自旋量子比特的研究。该公司计划将这款芯片与英特尔量子软件开发工具包整合进其完整的量子技术栈中。英特尔在 2024 年发布其下一代量子芯片，并已宣布与芝加哥大学和东京大学建立合作关系，以推动容错量子计算机的开发。

6. D - Wave

作为量子计算系统、软件及服务领域的领导者，D - Wave 采用一种名为量子退火的技术，其系统被一些全球顶尖的企业所采用，包括谷歌、美国国家航空航天局艾姆斯研究中心（NASA Ames）以及Volkswagen。量子退火与该领域大多数其他参与者所追求的基于门的量子计算有所不同，但在大规模解决复杂优化问题方面展现出了潜力。该公司专注于通过解决优化问题来创造商业价值。

7. Quantinuum

由剑桥量子计算（Cambridge Quantum Computing）和霍尼韦尔量子解决方案（Honeywell Quantum Solutions）合并而成的Quantinuum，其 H 系列离子阱量子计算机支持所有量子比特间的全连接，能够在所有量子比特之间创建纠缠态，并实现高保真的量子态。Quantinuum已经开发出了可在离子阱及其他量子计算平台上运行的中间件和软件产品，应用于量子化学、量子机器学习以及量子人工智能领域。

8. Rigetti Computing

Rigetti Computing利用超导量子比特技术构建并部署集成量子计算系统。它还提供了一个名为Forest的云平台，使程序员能够编写量子算法。

9. Xanadu

Xanadu 是一家全栈式光子量子计算公司，既制造量子计算机，也提供量子云服务。该公司的系统基于光子技术，旨在推动实用量子应用的开发。

10. Atos Quantum

Atos Quantum是全球数字转型领域的领导者。其量子学习机（QLM）是一种强大的专用硬件基础设施，能够让研究人员、工程师和学生开发并试验量子软件。

其他参与者还包括 IonQ、Infleqtion、QC Ware 和Zapata Computing等。这些量子计算公司在各自的领域都取得了重大进展，从而塑造着量子计算的未来。

企业为何对使用量子计算服务感兴趣？

专家们一致认为，量子计算就如同万有引力一样不可避免。问题不在于 “是否” 会出现实用的量子计算，而在于 “谁” 以及 “何时” 它将凭借解决涉及大量变量和潜在结果的复杂问题的能力，对各行业产生颠覆性影响。预计量子计算几乎将变革包括医疗保健、金融、网络安全、物流和人工智能在内的每一个行业。

量子计算应用案例：一切皆有可能

目前，量子计算机的主要用途是用于研究目的。但正在探索的一些已知应用案例包括：

1. 量子模拟：量子计算机能够模拟复杂量子系统的行为，这在化学、材料科学、药物研发以及预测等领域有着应用价值。

2. 量子优化：量子计算机能够比传统计算机更高效地解决优化问题，在物流、金融和供应链管理等领域有应用前景。

3. 量子机器学习：量子计算机能够改进机器学习算法，并推动新型人工智能模型的开发。

4. 量子密码学：量子计算机能够通过推动新密码协议的开发，增强通信和数据的安全性。

总结

量子计算仍处于起步阶段，还有许多问题有待解答。然而，该领域的快速发展，再加上大量资金涌入这一领域，都证明了这项技术有潜力变革各个行业。

尽管前方还有很长的路要走，但迄今为止所取得的进展预示着量子计算有着光明的未来，且具备解决世界上一些最复杂挑战的潜力。