一場黃仁勛的“認錯會”，藏著英偉達對量子計算的野心。
作者｜蘇霍伊
編輯｜王博
發(fā)自美國圣何塞
“我是第一個，為了證明自己說錯話而親自把行業(yè)內(nèi)CEO都召集過來的人?！?a class="keyword-search" >黃仁勛在臺上調(diào)侃著自己。
當?shù)貢r間3月20日，英偉達首次在GTC舉辦“量子日（Quantum Day）”活動。在圣何塞市政禮堂，英偉達創(chuàng)始人、CEO黃仁勛主持了主題為《量子計算：現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向（Quantum Computing: where We Are and Where We're Headed）》的主題圓桌討論會。
就在圓桌討論開始前，黃仁勛正式宣布英偉達將與哈佛大學、麻省理工學院（MIT）合作，在波士頓開設一個量子研究實驗室，“這可能將成為全球最先進的加速計算和混合式量子計算研究實驗室，我們會盡快推動這個計劃，讓實驗室早日運作?！?/p>
去年黃仁勛對話的是Transformer論文作者，而今年他對話的是一眾量子計算公司的CEO，為什么黃仁勛這么關(guān)注量子計算？
這要從今年1月說起，當時黃仁勛稱“量子技術(shù)距離實際應用至少還需20年”。此言一出，IonQ、D-Wave、Rigetti等主要量子計算企業(yè)的股價應聲暴跌數(shù)十個百分點，黃仁勛可謂是把主流的量子計算公司都“得罪”了。但隨后，包括谷歌、微軟、亞馬遜在內(nèi)的公司都發(fā)布了量子芯片的進展。
如今，黃仁勛相當于承認自己當時的言論在某種程度上“失言”。
“經(jīng)典計算機從最初的雛形發(fā)展到今天的形態(tài)，花了20年。所以（在量子計算發(fā)展上）5年、10年、15年對我來說都不算什么。”在圓桌討論開始前，黃仁勛說，“誰能想到這些量子計算公司是上市公司？”這引起現(xiàn)場一片笑聲，他又反問：“量子公司怎么可能上市？”
隨后，他進一步解釋道：“為了平息這場風波，我特意邀請他們來面對面交流，并在GTC歷史上首次設立專門討論量子計算的‘Quantum Day’。”
黃仁勛邀請了IonQ、D-Wave、Pasqal、Quantinuum等12家全球領(lǐng)先的量子計算初創(chuàng)公司的CEO，以及AWS和微軟的量子計算負責人參與圓桌討論。嘉賓之多，讓整場討論會不得不分三個環(huán)節(jié)進行。
黃仁勛與主題圓桌討論會嘉賓，圖片來源：「甲子光年」拍攝
「甲子光年」梳理了嘉賓名單和他們所做研究或業(yè)務：
Alan Baratz, CEO of D-Wave（量子退火——專用量子計算機）; Mikhail Lukin, Joshua and Beth Friedman University Professor at Harvard University and cofounder of QuEra Computing（中性原子量子計算）； Ben Bloom, founder and CEO of Atom Computing（中性原子量子計算）； John Levy, cofounder and CEO of SEEQC（超導量子計算）； Krysta Svore, technical fellow at Microsoft（拓撲量子計算）； Lo?c Henriet, CEO of Pasqal（中性原子量子計算）； Matthew Kinsella, CEO of Infleqtion（中性原子量子計算）； Pete Shadbolt, cofounder and chief scientific officer of PsiQuantum（光量子計算）； Peter Chapman, executive chair at IonQ（離子阱量子計算）； Rajeeb Hazra, president and CEO of Quantinuum（離子阱量子計算）； Rob Schoelkopf, cofounder and chief scientist at Quantum Circuits（超導量子計算）； Simone Severini, general manager of quantum technologies at AWS（量子計算云服務 Braket）； Subodh Kulkarni, CEO of Rigetti（超導量子計算）； Théau Peronnin, cofounder and CEO of Alice & Bob（貓態(tài)量子比特——開發(fā)容錯量子計算機）。
值得注意的是，量子電腦軟件和服務供應商D-Wave CEO Alan Baratz也受邀來到了現(xiàn)場，他之前曾公開指責黃仁勛對量子計算的看法“大錯特錯”。
D-Wave量子計算產(chǎn)品，圖片來源：英偉達
“此次嘉賓陣容很全面，攘括了目前全球量子計算生態(tài)中的幾乎所有技術(shù)路線和主要公司，從離子阱、超導、光量子到中性原子等多個技術(shù)路線，以及AWS、微軟等量子云計算的關(guān)鍵玩家?！币晃辉诿绹鴱氖铝孔佑嬎阊芯康膶W者一鳴（化名）告訴「甲子光年」，“從中不難看出，英偉達將自己定位在量子計算的生態(tài)建設者，而非硬件領(lǐng)域的直接競爭者。”
但略微遺憾的是，在超導量子計算領(lǐng)域頗有建樹的谷歌和IBM沒在現(xiàn)場。
畢業(yè)于麻省理工學院EECS專業(yè)的王瀚銳對「甲子光年」表示：“這些嘉賓中從事中性原子量子計算的公司較多，也符合近期中性原子技術(shù)崛起的行業(yè)風向?！蓖蹂J師從韓松，主研高效機器學習和量子計算系統(tǒng)。
至于原因，他解釋，相較于超導量子計算，中性原子具有更強的可擴展性（scalability）。“量子比特直接由原子實現(xiàn)，無需像超導量子計算那樣依賴人工制造的量子比特（artificial qubit）”。
然而與研討會熱烈向上氣氛截然相反的，是量子計算公司的集體股票下跌?；顒咏Y(jié)束后，D-Wave股價下跌18%，Rigetti下跌9%，Quantum Computing下跌11%......
不過也有分析人士認為，量子-經(jīng)典混合計算架構(gòu)將成為主流，而英偉達的GPU在這一架構(gòu)中可以扮演關(guān)鍵角色。
玻色量子創(chuàng)始人&CEO文凱告訴「甲子光年」，英偉達選擇這些嘉賓的核心邏輯，在于共同推動量子計算與經(jīng)典計算架構(gòu)的深度協(xié)同，包括但不限于CUDA-Q平臺的生態(tài)擴張、量子-經(jīng)典混合算力協(xié)同、量子云服務底層標準制定等，“通過與不同技術(shù)路線的領(lǐng)先企業(yè)合作，英偉達可以在量子計算領(lǐng)域保持技術(shù)領(lǐng)先，推動量子計算技術(shù)的實用化和普及?！?/strong>
盡管量子計算還存在爭議，但可以肯定的是，英偉達在布局未來。
1.量子計算還沒準備好
這次圓桌討論看上去是黃仁勛和各位量子計算公司CEO們在“和解”，但在長達兩個小時的對話中，黃仁勛還是不斷拋出了犀利問題。面對他的“靈魂拷問”，受邀的量子計算公司的CEO們應對頗為吃力，現(xiàn)場一度氣氛緊張。
黃仁勛直言，量子計算機目前“處境不佳（poorly positioned）”。他向眾人發(fā)問：“量子計算或能成為科學等特定領(lǐng)域中有用的‘工具（instrument）’，但它真能作為一臺有實際意義的計算機存在嗎？”接著又進一步質(zhì)疑：“經(jīng)典計算機仍然在人工智能等領(lǐng)域不斷突破，潛力巨大，但量子計算是否應該進行‘重新定義（reframing）’？”
對此，Quantinuum CEO Rajiv Hazra回應：“不能將量子計算簡單視為‘工具’。比如AI在經(jīng)典計算機上終將觸及明顯的增長極限，而量子計算則能夠以完全不同的方式推動AI發(fā)展。最終我們將進入‘生成式量子AI’（Generative Quantum AI）的時代，而不僅僅是‘生成式AI’?！?/p>
黃仁勛繼續(xù)追問：“那‘實用的量子計算機’到底是什么？”他還打趣道：“如果我用量子計算機點餐，能讓我的漢堡快3秒送達當然不錯，但這能算是‘實用’嗎？”
黃仁勛曾預測“至少還要20年，才能出現(xiàn)真正實用的量子計算機”，他要求這些量子計算公司CEO們解釋，在此之前量子計算究竟能帶來哪些有實際意義的應用。
對此，Inflection CEO Matthew Kinsella解釋：“1946年，當人們第一次看到ENIAC計算機時，從未想過未來我們可以用它進行實時通信，甚至線上叫車?，F(xiàn)在我們或許很難準確預測量子計算的具體應用，但重要的是要為探索各種可能性創(chuàng)造空間。”
AWS量子計算負責人Simone Severini將量子計算的研究比喻成“登月任務”。“在通往最終目標的過程中，我們會不斷獲得新的發(fā)現(xiàn)。所以問題的關(guān)鍵不在量子計算機究竟何時問世，而是我們在探索過程中能發(fā)現(xiàn)什么。”
AWS量子計算產(chǎn)品，圖片來源：英偉達
雖然業(yè)界對于量子計算的潛力充滿期待，但它的現(xiàn)實表現(xiàn)與理想之間還存在明顯落差。
Rigetti Computing CEO Subodh Kulkarni在會議上坦言：“我們的產(chǎn)品目前已在AWS和Azure上提供，任何人都可以運行它們。但說實話，它的表現(xiàn)并不像預期中的量子計算機那樣強大。”
整場討論共分成了三個環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)主要圍繞量子計算與經(jīng)典計算的協(xié)同方式進行了討論；第二環(huán)節(jié)重點關(guān)注如何推進量子計算研究，以及下一波技術(shù)浪潮的可能方向；而第三環(huán)節(jié)則將聚焦在如何真正實現(xiàn)量子計算商業(yè)化的問題上。
但討論到最后，幾乎所有人都得出了同樣的結(jié)論——量子計算還沒準備好。
“目前，這項技術(shù)大致處于基礎(chǔ)研究和實驗研究階段，甚至連開發(fā)工程階段都沒達到?！币晃粊碜砸陨械姆治鰩熢诼犕暾麍鰧υ捄髮Α讣鬃庸饽辍拐f。
量子計算學者一鳴告訴「甲子光年」，當前量子計算的發(fā)展仍處于初級階段，即量子比特規(guī)模擴張階段（<50量子比特左右）?！拔磥?年，我們將看到混合架構(gòu)初步商業(yè)化；5-10年間，容錯量子計算機出現(xiàn)；20年之后，量子計算將深刻影響藥物發(fā)現(xiàn)、AI優(yōu)化、密碼安全等多個領(lǐng)域?！?/p>
不能忽略的是，量子計算面臨著諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是在規(guī)?；矫?。
“各家公司需找到規(guī)?；╯caling up）的方法，包括量子比特（qubit）控制、量子糾錯碼設計、邏輯操作的實現(xiàn)。此外還需要在器件層（device level）實現(xiàn)突破?！痹诿绹咝氖铝孔佑嬎阊芯康膮倾懀ɑ┱f。
2.英偉達與量子計算的“糾纏”
英偉達一直在關(guān)注量子計算。
2021年，英偉達就開始積極布局量子計算領(lǐng)域，并陸續(xù)開發(fā)了一系列工具與平臺，如利用GPU加速量子電路模擬的cuQuantum軟件開發(fā)套件（SDK）。隨后又在2023年推出CUDA Quantum（簡稱CUDA-Q），一個面向量子-經(jīng)典混合計算的開源開發(fā)平臺。
在硬件層面，英偉達還推出了全球首GPU加速的量子計算系統(tǒng)NVIDIA DGX Quantum，能讓科研人員能構(gòu)建融合量子計算與高性能經(jīng)典計算的復雜應用，利好推動校準、量子糾錯、控制與混合算法的推進。
在2023年的GTC上，英偉達就將自己定位為“量子計算領(lǐng)域的關(guān)鍵參與者”，并強調(diào)“量子計算機與經(jīng)典計算機的混合使用將成為趨勢”。
國際合作方面，英偉達與德國于利希研究中心（FZJ）的超算中心（JSC）聯(lián)合建立實驗室，開發(fā)基于英偉達平臺的經(jīng)典-量子超級計算機。
今天英偉達又宣布將在波士頓設立“加速量子研究中心”（NVAQC），整合AI超級計算能力與各類量子硬件，聯(lián)合哈佛、MIT等高校共同攻克量子計算的核心難題。
為什么這次GTC英偉達將量子計算放到了顯眼的位置？除了黃仁勛自嘲的“失言”外，也是因為經(jīng)過這些年發(fā)展，相關(guān)平臺已經(jīng)形成較完整的產(chǎn)品線。英偉達希望通過“量子日”，集中展示和推廣這些成果。
一鳴認為，量子計算行業(yè)正在邁入“商業(yè)化前夜”，他說：“產(chǎn)業(yè)中的各大技術(shù)路線并行發(fā)展，但尚未出現(xiàn)一家獨大的局面，因此英偉達主動搭建產(chǎn)業(yè)平臺，期望引領(lǐng)生態(tài)標準的形成。”
玻色量子是北京市唯一一家專注于研發(fā)光量子計算設備的硬科技公司，其創(chuàng)始人&CEO文凱推測量子計算或?qū)⒊蔀橛ミ_的“第二增長曲線”，“量子計算不僅是英偉達的技術(shù)探索方向之一，也是其在AI之后尋找新增長極的重要戰(zhàn)略選擇之一?！?/p>
光量子信息技術(shù)實驗室，圖片來源：玻色量子
現(xiàn)在的量子計算處于噪聲中等規(guī)模量子（NISQ）階段，未來十年內(nèi)經(jīng)典與量子計算的混合模式會占據(jù)主流，這恰是英偉達GPU發(fā)揮最大價值的場景。長遠看，英偉達在量子計算的戰(zhàn)略投入，能確保其未來在高性能計算與AI領(lǐng)域的占據(jù)頭部。
還有一條不能忽略的“線索”：2024年12月9日，谷歌發(fā)布了最新的量子計算芯片Willow。
“Willow是首次在技術(shù)上實現(xiàn)通過增大量子糾錯碼（Quantum Error Correction Code）來降低錯誤率，證明了量子糾錯的工程可行性，被業(yè)界認為是量子計算領(lǐng)域的一個重大技術(shù)突破?！蓖蹂J說。這個進展意味著，量子計算距離實用化更進一步，也讓行業(yè)再度聚焦于量子硬件的可擴展性與穩(wěn)定性。
在政策層面，美國的國家量子計劃（NQI）于2018年由特朗普政府啟動，原定2023年續(xù)簽，但被拜登政府擱置。當特朗普再次當選總統(tǒng)后，業(yè)界普遍預期美國聯(lián)邦政府對量子計算的資金支持和政策扶持將會加強，這讓企業(yè)和投資者愿意重新關(guān)注量子領(lǐng)域的中長期前景。
3.量子計算并不會取代經(jīng)典計算
量子計算會取代經(jīng)典計算嗎？
對此，吳銘認為“量子計算并不會取代經(jīng)典計算”。
“可以用GPU的發(fā)展作類比。過去只有CPU，后來GPU出現(xiàn)，作為加速器極大地提升了計算能力，但它并不是獨立存在的，而是需要與CPU協(xié)同工作。因此如今我們看到Intel、AMD、Arm等CPU廠商依然與英偉達共存?！眳倾懜嬖V「甲子光年」。
同樣地，量子計算中的QPU（量子處理單元）是一種新的加速器，它也需要與傳統(tǒng)計算協(xié)同運作。傳統(tǒng)計算硬件負責為QPU提供控制信號，并對量子計算的結(jié)果進行后處理。但這里所說的“傳統(tǒng)硬件”不一定是GPU，也可以是CPU、FPGA或ASIC。
經(jīng)典-量子混合計算這個概念本身有不同層次的含義。如果從底層架構(gòu)來看，量子計算本身就需要經(jīng)典硬件進行控制與后處理，因此未來的系統(tǒng)幾乎可以肯定是經(jīng)典-量子計算的混合體系。
但如果從頂層的算法或應用角度來看，一個完整的量子計算應用是否必須包含經(jīng)典計算部分，其實未必。換句話說，目前量子計算的核心瓶頸并不在經(jīng)典計算部分，所以即使引入GPU，也無法解決量子計算當前面臨的關(guān)鍵問題。
而在今天的圓桌討論上，IonQ CEO Peter Chapman也表示：“量子計算機并不會直接取代經(jīng)典計算機。未來這兩種計算架構(gòu)將相互結(jié)合，產(chǎn)生強大的協(xié)同效應。此外，除了量子芯片外，量子計算機在架構(gòu)上與經(jīng)典計算機類似，也同樣使用圖形處理單元（GPU）和中央處理單元（CPU）。”
文凱認為，量子計算和經(jīng)典計算并非此消彼長的關(guān)系，而是相輔相成的。未來，量子計算會專注于解決那些經(jīng)典計算難以攻克的大規(guī)模復雜性難題，比如大規(guī)模的優(yōu)化問題、復雜的化學模擬等，而經(jīng)典計算則繼續(xù)在日常任務中發(fā)揮其成熟和穩(wěn)定的優(yōu)勢，“英偉達的GPU在這一混合架構(gòu)中，確實扮演著至關(guān)重要的角色?！?/p>
4.CUDA-Q會成為英偉達的新護城河嗎？
英偉達CUDA-Q是一個開源的量子開發(fā)平臺，旨在協(xié)調(diào)運行大規(guī)模量子計算應用所需的硬件和軟件。該平臺的混合編程模型允許在單個量子程序中同時利用GPU、CPU和QPU資源進行計算。
黃仁勛在GTC演講時展示的CUDA-X生態(tài)，其中就包括了CUDA-Q
CUDA-Q會成為英偉達的新護城河嗎？
“英偉達開發(fā)的CUDA-Q平臺確實有潛力成為其新的護城河。通過整合D-Wave的退火算法、IonQ的高保真度硬件、PsiQuantum的光量子架構(gòu)，英偉達的CUDA Quantum平臺可覆蓋更多應用場景，降低開發(fā)者跨平臺適配成本?！蔽膭P告訴「甲子光年」。
而吳銘則對此有著不同看法，他認為CUDA-Q很難成為英偉達新的護城河。
“當下大部分真正構(gòu)建出來的量子計算機，其經(jīng)典控制部分都是CPU、ASIC或者FPGA做的，用GPU來做并沒看出明顯優(yōu)勢?！眳倾懜嬖V「甲子光年」，“換句話說CUDA-Q并非必要，GPU本身也非不可替代。”
總體來看，CUDA-Q平臺的戰(zhàn)略價值在于生態(tài)系統(tǒng)的潛力。
如果CUDA-Q能夠有效地成為量子計算領(lǐng)域的統(tǒng)一開發(fā)標準，類似于經(jīng)典計算中的CUDA，它無疑將成為英偉達新的重要護城河。不過當前量子計算軟件生態(tài)標準尚未形成，英偉達還面臨來自IBM、微軟等的激烈競爭。
目前人工智能的核心算力仍是由GPU及相關(guān)的AI芯片提供。盡管許多量子計算專家認為量子計算充滿潛力，認為量子計算未來有望解決傳統(tǒng)計算無法應對的難題，但無論是業(yè)界還是學界，對于“量子計算or量子詐騙”爭議從未斷過，對一個問題持相反態(tài)度很常見。
在大會現(xiàn)場，一位曾經(jīng)的量子計算行業(yè)從業(yè)者直接告訴「甲子光年」：“量子計算就是扯淡！量子計算理論上的效果，在現(xiàn)實中即使能做到，也極有可能和預期相差甚遠?！?/p>
而誤差的主要來自物理系統(tǒng)的不完美，比如退相干、噪聲等因素?？梢哉f，人工智能缺少的是算力，而量子計算缺少則是確定性。
另一種態(tài)度則認為量子計算并不是“美麗的謊言”。
“量子計算的理論很完善，但物理實現(xiàn)仍處于初始階段。它目前的水平大約相當于二戰(zhàn)時期的電子計算機，導致它被誤解為‘詐騙’?！痹趪鴥?nèi)從事量子計算研究的學者多蘭（化名）認為。
據(jù)ICV報告預測，2027年專用量子計算機預計將實現(xiàn)性能突破，帶動整體市場規(guī)模達到105.4 億美元。在2028年至2035年，市場規(guī)模將繼續(xù)迅速擴大，受益于通用量子計算機的技術(shù)進步和專用量子計算機在特定領(lǐng)域的廣泛應用，到2035年總市場規(guī)模有望達到8117億美元。
文凱告訴「甲子光年」，從中短期來看，英偉達舉辦“量子日”并為量子計算站臺，對國內(nèi)外量子計算實用化發(fā)展大有裨益。但從中長期發(fā)展上看，要想重塑計算產(chǎn)業(yè)格局，量子計算產(chǎn)業(yè)需要真正實現(xiàn)大規(guī)模實用化，但距離該階段還有一大段路要走。
“主要體現(xiàn)在技術(shù)成熟度、跨領(lǐng)域協(xié)同、產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模化等方面存在不足，如量子比特穩(wěn)定性、糾錯能力等方面仍需突破，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)α孔蛹夹g(shù)的認知與適配場景探索上還需精進。”文凱說。
*應受訪者要求，一鳴、吳銘、多蘭為化名
（封面圖來源：「甲子光年」拍攝）
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