電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）在亞馬遜的“AWS re:Invent 2023”活動(dòng)中，其云計(jì)算部門AWS宣布推出兩款新的自研芯片，分別是Graviton4和Trainium2。對(duì)于這兩款芯片，電子發(fā)燒友網(wǎng)都進(jìn)行了跟蹤報(bào)道，其中本文將重點(diǎn)聚焦AI量子芯片——Trainium2。

同時(shí)，基于Trainium2芯片的發(fā)布，我們不僅會(huì)聯(lián)想到數(shù)日前的新聞：阿里達(dá)摩院裁撤量子實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室以及儀器設(shè)備均捐給浙大。那么兩則新聞綜合來看，量子計(jì)算在當(dāng)前這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)于企業(yè)而言，還是好生意嗎？

亞馬遜的量子芯片Trainium2

Trainium2是亞馬遜量子運(yùn)算團(tuán)隊(duì)的最新成果，主要在量子糾錯(cuò)方面有很大的改變。亞馬遜計(jì)算部門資深副總裁Peter DeSantis在介紹Trainium2芯片時(shí)表示，亞馬遜量子運(yùn)算團(tuán)隊(duì)在量子糾錯(cuò)有重大的進(jìn)展，以邏輯量子位元的方式，將比特翻轉(zhuǎn)（Bit-flip）與相位反轉(zhuǎn)（Phase-flip）錯(cuò)誤分開，從而推出了Trainium2芯片。

按照Peter DeSantis的描述，Trainium2芯片采用被動(dòng)糾錯(cuò)方法，可將錯(cuò)誤率降低100倍，即千分之一的錯(cuò)誤率“0.1%”；另外，硬件過熱現(xiàn)象相對(duì)預(yù)期減少6倍。和上一代產(chǎn)品相比，Trainium2芯片能夠帶來4倍的性能提升和2倍的能效提升。

在亞馬遜的規(guī)劃里，Trainium2芯片類型的量子芯片將能夠?yàn)?a target="_blank">人工智能模型訓(xùn)練帶來巨大的性能提升，除了支持傳統(tǒng)的OpenAI ChatGPT等人工智能聊天機(jī)器人及其競爭對(duì)手運(yùn)行的基礎(chǔ)模型，還會(huì)有初創(chuàng)公司Databricks和OpenAI的競爭對(duì)手、亞馬遜支持的Anthropic基于Trainium2芯片做新的模型架構(gòu)，這預(yù)計(jì)也將帶來4倍的模型性能提升。

不過，上述很多都是預(yù)期效果，正如Peter DeSantis自己談到的，Trainium2芯片雖然在量子糾錯(cuò)方面有重大的進(jìn)展，但現(xiàn)在量子計(jì)算依然處于“非常早期的階段”。

阿里達(dá)摩院裁撤量子實(shí)驗(yàn)室

和亞馬遜這邊鑼鼓喧天形成強(qiáng)烈對(duì)比的是，就在日前，阿里達(dá)摩院向媒體確認(rèn)，阿里達(dá)摩院裁撤量子實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室以及儀器設(shè)備均捐給浙大。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室人員的去留，阿里達(dá)摩院并沒有公開回應(yīng)，不過浙大方面表示會(huì)接受一部分實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人員，最終原則還是雙向選擇。

根據(jù)此前的傳聞，由于預(yù)算及盈利等原因，阿里巴巴達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室或已解散，并裁減多名員工。對(duì)于這則傳聞，阿里達(dá)摩院沒有藏著掖著，很快就確認(rèn)了實(shí)驗(yàn)室裁撤的消息，不過人員安排沒有給出官方回應(yīng)。

這則消息多少讓人有些唏噓，2022年量子計(jì)算作為阿里達(dá)摩院的重點(diǎn)項(xiàng)目，并在該年度公布了重大積極進(jìn)展。2022年6月28日，達(dá)摩院開拓新型量子比特平臺(tái)的研究，在全球物理學(xué)頂刊《Physical Review Letters》最新第129期上發(fā)表，并被選為“編輯推薦”文章。

《Physical Review Letters》期刊評(píng)議認(rèn)為，達(dá)摩院成果在新型比特fluxonium的單一系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了與主流transmon量子比特可相匹敵的高精度，可視為該領(lǐng)域一里程碑，也必將激發(fā)未來更多fluxonium及其他超導(dǎo)量子平臺(tái)的研究創(chuàng)新。

2015年，阿里達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室前身“量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”正式成立，由阿里云和中國科學(xué)院共建。成立不久后，2017年9月，實(shí)驗(yàn)室就挖來了世界頂級(jí)量子計(jì)算科學(xué)家、密西根大學(xué)終身教授施堯耘，主要推進(jìn)量子計(jì)算落地。

2017年，阿里達(dá)摩院正式成立，在成立一周年的2018年云棲大會(huì)上，時(shí)任阿里巴巴CTO張劍鋒表示，“達(dá)摩院正在準(zhǔn)備建立自己的量子實(shí)驗(yàn)室，并準(zhǔn)備在未來2-3年內(nèi)開發(fā)量子芯片，希望量子計(jì)算能與阿里巴巴的平臺(tái)進(jìn)行融合。”

到2021年，僅用了短短幾年時(shí)間，阿里達(dá)摩院在杭州、北京、上海、新加坡、以色列、西雅圖、硅谷等全球8個(gè)地區(qū)設(shè)立了研究中心，延攬知名高校教授30多人、IEEE Fellow 級(jí)別科學(xué)家10多人，阿里達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室是主要成果之一，也是重點(diǎn)項(xiàng)目。

然而，目前在阿里達(dá)摩院官網(wǎng)，量子實(shí)驗(yàn)室的信息已經(jīng)被清空了，連同招聘信息也一同下架了。在阿里達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室此前的規(guī)劃中，預(yù)計(jì)到2025年，量子模擬將達(dá)到當(dāng)今世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)的水平，初步應(yīng)用于一些目前無法解決的重大科技難題。后面還有2030年規(guī)劃。不過，現(xiàn)在只能期盼浙大繼續(xù)這項(xiàng)偉大計(jì)劃了。

一些人將阿里達(dá)摩院裁撤量子實(shí)驗(yàn)室形容為“民企科研的眼淚”，倒是也算形象，面對(duì)量子計(jì)算這種長周期、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回報(bào)的項(xiàng)目，受制于市場的壓力和競爭的激烈，阿里巴巴此時(shí)放棄定然有無奈和無力感，但畢竟曾經(jīng)擁有，也算是可歌可泣。

量子霸權(quán)雖好，但時(shí)機(jī)未到

在量子計(jì)算領(lǐng)域，有一個(gè)很霸氣的名詞叫量子霸權(quán)——代表量子計(jì)算裝置在特定測(cè)試用例上表現(xiàn)出超越所有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。當(dāng)然，在國內(nèi)更喜歡叫量子優(yōu)越性。

2019年，谷歌宣布自己率先實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)。2020年初，阿里達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室通過量子電路模擬器太章2.0模擬了谷歌宣稱實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)越性”的量子電路。隨后在2020年底，達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室將這些研究成果和案例進(jìn)行了開源。

同樣在2020年底，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)公布成功建造76個(gè)光子的量子計(jì)算機(jī)“九章”。一經(jīng)面世就震驚了世界，九章量子計(jì)算機(jī)在高斯玻色取樣速度對(duì)比中，僅僅用了200秒就完成了超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”需要6億年完成的計(jì)算任務(wù)。也就是說，九章量子計(jì)算機(jī)比超級(jí)計(jì)算機(jī)快了100萬億倍！

2019年—2022年可以說是全球量子計(jì)算發(fā)展的黃金4年，一大波企業(yè)和科研院所進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，并陸續(xù)取得了世界領(lǐng)先的成果。就像阿里達(dá)摩院量子實(shí)驗(yàn)室，這期間該實(shí)驗(yàn)室完成了Lab-1、Lab-2兩座硬件實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，并于2022年3月在fluxoniu量子芯片上，實(shí)現(xiàn)了單比特操控精度和兩比特iSWAP門操控精度全球同類最佳的成績。

更讓行業(yè)歡呼的是，2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)?wù)呤前⑻m·阿斯佩克特（Alain Aspect）、約翰·克勞瑟（John F. Clauser）、安東·塞林格（Anton Zeilinger），表彰他們通過光子糾纏實(shí)驗(yàn)，確定貝爾不等式在量子世界中不成立，并開創(chuàng)了量子信息這一學(xué)科。

無論是量子霸權(quán)，還是量子控制，或者是諾貝爾獎(jiǎng)，這些工作實(shí)現(xiàn)之后定然會(huì)有喜悅，但是當(dāng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)抬起頭去看，發(fā)現(xiàn)未來的路依然充滿荊棘且長路漫漫。

2023年資本開始變得謹(jǐn)慎，根據(jù)The Quantum Insider數(shù)據(jù)，2023年上半年全球量子計(jì)算企業(yè)融資的規(guī)模僅為500億元，不足去年同期1200億美元的一半。

從實(shí)現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)來看，包括IBM研究院院長達(dá)里奧·吉爾（Dario Gil）基本認(rèn)同，量子計(jì)算爆發(fā)最少也要到2030年之后，2050年可能才會(huì)出現(xiàn)真正的規(guī)模效應(yīng)。美國波士頓咨詢公司發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2050年量子計(jì)算機(jī)會(huì)有望創(chuàng)造出8500億美元的利潤。波士頓咨詢公司的預(yù)期是，全球需要在2040年之后才能體會(huì)到量子計(jì)算。

總結(jié)而言，量子計(jì)算是一個(gè)長周期的項(xiàng)目，并且資金需求量極大。波士頓咨詢公司在報(bào)告中指出，量子計(jì)算的第一推動(dòng)者是政府，目前美國處于第一梯隊(duì)，中國、英國和歐盟處于第二梯隊(duì)。

圖源：波士頓咨詢公司

第二推動(dòng)者是企業(yè)，美國無論是巨頭企業(yè)，還是初創(chuàng)企業(yè)也都處于領(lǐng)先位置。美國擁有全球最多的量子計(jì)算初創(chuàng)企業(yè)，且美國的初創(chuàng)公司在這一領(lǐng)域有大量投資。當(dāng)然，國內(nèi)的華為、騰訊、百度這些巨頭也都有自己的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室。

另外，波士頓咨詢公司發(fā)布的一項(xiàng)數(shù)據(jù)值得關(guān)注，國內(nèi)的量子計(jì)算圈子更加封閉，大約80%以上的投資都是來自國內(nèi)。近一段時(shí)間，國內(nèi)資本投資明顯轉(zhuǎn)冷，量子計(jì)算這種長期項(xiàng)目估計(jì)會(huì)率先受到?jīng)_擊。

結(jié)語

總體而言，量子計(jì)算已經(jīng)體現(xiàn)出自己的優(yōu)越性，因此這項(xiàng)技術(shù)會(huì)是全球主要國家和地區(qū)競爭的焦點(diǎn)，且會(huì)是一場持久戰(zhàn)。不過，量子計(jì)算長線的大規(guī)模投資，對(duì)于現(xiàn)階段國內(nèi)企業(yè)而言確實(shí)是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)，如果企業(yè)想保證盈利，此時(shí)果斷摒棄量子計(jì)算項(xiàng)目也不失為一個(gè)好選擇，在后續(xù)的二三十年里，可以再選擇合適機(jī)會(huì)入局。