量子计算：炒作还是真材实料？

“量子”一词的定义是“数量”，其拉丁语词根意为“多少”。在物理学中，量子是任何物理性质的最小离散单位。形容词形式的“量子”，例如“量子跃迁”，描述了一种突然的、意义重大的根本性变化。它也完美地诠释了下一代潜在的技术创新——量子计算。

量子计算被誉为继人工智能之后，将彻底革新计算领域的下一项技术。以下标题虽然对非量子计算专家来说可能有些晦涩难懂，但却令人印象深刻：

• 谷歌推出“令人叹为观止”的 Willow Chip 芯片，几分钟内解决 10 万亿亿年难题
• 世界首款万量子比特处理器量子比特数量实现百倍飞跃
• JUPITER 超级计算机以 50 量子比特量子模拟打破世界纪录
• 加州理工学院物理学家构建了庞大的6100量子比特中性原子阵列
• 光子在惊人的量子技术突破中被瞬间传送了270米

但充斥着行业术语、耸人听闻的标题往往与实际情况大相径庭。因此，我们有必要更好地了解量子计算究竟是什么，它为何如此重要，以及目前的炒作是否合理，是否值得投资。

经典计算机与摩尔定律

要理解量子计算，我们首先需要理解什么是比特。

从你的智能手机和桌上的笔记本电脑到世界上最强大的超级计算机 El Capitan，每一台传统计算机都是用比特运行的。

比特是信息的基本单位：它要么是 0，要么是 1。你发送的每一封电子邮件、你观看的每一段视频、你玩的每一款游戏，都是数十亿个 0 和 1 不断切换的结果。在过去的 50 多年里，创新不断优化这些二进制运算的性能。然而，继续沿着这条路走下去却变得越来越困难。

摩尔定律描述了计算机领域的创新，而该定律的局限性则最能说明问题所在。摩尔定律指出：“微芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番，而计算机的成本却减半。”

摩尔定律的问题在于它受限于物理极限，具体而言，就是芯片制造商不断缩小晶体管尺寸的能力有限。尽管许多创新延长了摩尔定律的寿命，但突破物理极限变得越来越困难，成本也越来越高。

量子比特

量子计算采用的方法与经典计算机使用的二进制比特有着本质的不同。它不使用比特，而是使用量子比特，或称量子位。

与只能以 0 或 1 形式存在的比特不同，量子比特可以同时是 0 和 1，但它还可以具有以下三种附加属性：

• 叠加态：一个量子比特可以同时处于 0 和 1 的状态，这使得量子计算机能够同时探索多种解决方案。
• 纠缠：两个量子比特可以相互关联，使得一个量子比特的状态可以立即决定另一个量子比特的状态，而与它们之间的距离无关。
• 干涉：量子算法利用波动性来放大正确答案并抵消错误答案，从而引导计算朝着正确的结果发展。

令人困惑？的确如此，但关键在于：量子计算并非按顺序处理信息，而是同时探索多种可能的解决方案。

为了更好地理解其中的区别，我们不妨考虑一下解决迷宫问题。传统计算机会尝试一条路径，如果失败，则会尝试第二条、第三条、第四条，以此类推，直到找到正确路径为止。而量子计算机则会同时探索所有可能的路径，因此能够更快地找到正确路径。

兴奋与现实

现在我们必须平息激动的情绪，并解释为什么耐心是必要的。

传统的二进制位（0 和 1）非常稳定可靠。例如，它们不受室温或振动的影响，就像 Wi-Fi 信号一样，能够高效运行。

相反，量子比特非常脆弱，需要与外界隔离。任何与环境的接触，即使是像轻微的温度变化或振动这样细微的因素，都会导致它表现得像经典比特一样，并失去其量子特性。

因此，量子处理器被冷却到接近绝对零度的温度，大约为零下460华氏度。作为参考，这比冥王星的典型温度范围还要低约100华氏度。

为了克服这些障碍，量子比特被放置在精密的稀释制冷机中，并屏蔽干扰。即使在这些昂贵的受控条件下，量子比特的错误率仍然会达到经典计算中无法接受的程度。

可靠性如何

量子产业使用逻辑量子比特与原始物理量子比特的比率来衡量可靠性方面的进展。逻辑量子比特是指经过纠错处理、能够可靠运行的量子比特，而原始物理量子比特则容易出错。目前，生成一个可靠的逻辑量子比特大约需要 1000 到 10000 个物理量子比特。为了更直观地理解这个数字，实际的量子计算需要数千个逻辑量子比特。因此，物理量子比特的总数需要达到数千万。

增加逻辑量子比特的数量是一项艰巨的任务，工程师们正在努力克服。许多研究人员认为，能够解决现实世界问题的容错机器距离问世还有很长的路要走。

构建量子比特的挑战在于两个相互矛盾的需求。一方面，它们需要与环境隔离以维持叠加态和纠缠态；另一方面，它们必须足够实用，以便于构建、控制和扩展，达到构建实用计算机所需的数百万个量子比特。

目前还没有人找到构建量子比特的最佳方法；科学家们正在开发多种类型的量子比特，但处于不同的阶段。

答案或许在于采用混合方法或尚未开发的某种方法来克服这些挑战。

投资量子

尽管量子计算行业发展周期可能较长且面临诸多技术挑战，但该行业正在取得显著进展。因此，投资机会也逐渐明朗。为了帮助您开展研究，我们简要介绍一下已上市的量子计算公司。

请记住，IBM、Alphabet 和微软都是拥有众多可观收入来源的大型公司。虽然这些现金流有助于资助量子研发，但量子计算最终对其盈利的影响会被其他业务线稀释。IonQ、D-Wave 和 Rigetti 都是以量子计算为核心的公司。任何重大突破都可能对股东带来巨大价值。然而，尽管它们也有一些收入可以用于研发，但它们将更加依赖债务和稀释性股权发行。

IBM（IBM）

IBM 堪称该领域经验最丰富的构建者之一。其量子计算路线图也在不断演进。下图所示的 2026 年路线图（由 IBM 提供）显示，该公司计划到 2033 年构建拥有数千个逻辑量子比特的容错系统。IBM 并非仅仅是一家量子计算公司。其大型机和混合云业务的现金流也为量子计算的研发提供了资金支持。

最新消息：IBM 和美国商务部宣布将在美国建立首个专用量子芯片代工厂，并计划为此提供 10 亿美元的芯片研发资金。这笔资金是总额 20 亿美元的一部分，将拨给九家量子计算公司。

谷歌（GOOG）

2024 年 12 月，谷歌的 Willow 芯片突破了关键阈值，实现了该领域最重要的里程碑之一。这款芯片展示了谷歌所称的低于阈值的量子纠错抑制，这意味着增加量子比特数量反而降低了纠错率，而不是像以前那样加剧纠错。

2025 年 10 月，谷歌宣布其拥有“可验证的量子优势”，声称其 Willow 芯片完成特定算法的速度比传统超级计算机快约 13000 倍。谷歌与 DeepMind 的深度整合及其传统人工智能能力，使其拥有独特的混合研究平台。

微软（MSFT）

微软另辟蹊径，选择了拓扑量子比特。虽然这些量子比特比其他方法中的量子比特稳定得多，但它们在实验室环境中制造和验证起来极其困难。微软于 2025 年初发布了其首款拓扑量子比特芯片。其云平台 Azure Quantum 已成为重要的接口层，连接用户与包括 IonQ 和 Quantinuum 在内的多家量子硬件供应商。

IonQ (IONQ)

IonQ 是公开市场上最知名的纯量子计算公司。与 IBM 和 Alphabet 采用的超导量子比特制造方法不同，IonQ 使用离子阱技术，其中单个镱离子作为量子比特。这种方法运行速度较慢，但​​通常精度更高。2025 年，IonQ 成为首家 GAAP 营收超过 1 亿美元的量子计算公司。该公司还积极进行收购，以约 11 亿美元收购了 Oxford Ionics，并通过几笔较小的交易增强了其量子传感和网络能力。

D-Wave（QBTS）

D-Wave 采取了一种专注但务实的商业策略。它并未致力于通用量子计算，而是专注于量子退火技术，这项技术可以优化物流、供应链和调度等问题。虽然其产品可能只吸引相对较少的客户，但却是近期商业进展最快的公司。D-Wave 的 Advantage 系统目前已在真正的企业客户中投入实际生产使用，而不仅仅停留在实验室阶段。

Rigetti Computing (RGTI)

Rigetti 是一家规模较小的纯半导体公司，专注于超导系统。其 Ankaa-3 处理器展现出更优异的互连性能。尽管面临财务压力，Rigetti 仍然拥有一支专业的工程团队和不断增长的云客户群。

概括

量子计算的故事是真实存在的。问题不在于我们是否会看到量子计算机被广泛应用，而在于何时会看到。其背后的物理原理是可靠的，工程进展有据可查，潜在应用也十分广阔。

这项投资需要耐心，并且要对可能漫长的周期有清醒的认识。大多数业内人士估计，能够以商业可行的方式在性能上全面超越传统计算机的容错量子计算至少还需要十年时间。最有能力熬过这段漫长等待期的公司是那些拥有多元化收入来源的公司（例如 IBM、Alphabet 和微软），或是像 D-Wave 这样专注于短期利基市场的公司。

鉴于量子计算技术研发周期长、相关资金负担沉重，以及未来哪些量子比特类型和公司能够胜出存在诸多不确定性，我们建议采取投资组合策略。多元化投资能够确保更高的稳定性，并提高成功的概率。最后，或许也是最重要的一点，耐心至关重要，因为量子计算公司，尤其是规模较小的公司，在发展过程中很可能会经历起伏。

Michael Lebowitz 是 RIA Advisors 的投资组合经理