量子計算（Quantum Computing）目前的進展，概念股有哪些？

量子計算介紹

一言以蔽之，量子計算現在還在非常早期的起始階段。建議投資人參見我的另一則貼文《字母旗下谷歌的Willow晶片引起相關量子計算（Quantum Computing）個股大漲合理嗎？》

簡介

量子電腦是一種遵循量子力學規律、進行高速運算、儲存及處理量子訊息的物理裝置。因為它使用的是可重疊的量子位元（又稱為Q位元、qubit），在處理數據時可讓0和1「同時」出現，完全顛覆現有的計算機運算的原理和先天上的限制。因此它的優勢也十分明顯：處理速度驚人，比傳統計算機快數十億倍（註：本文的說明都只是非常基本的概念，量子電腦真正牽涉的技術比本文的介紹深奧多了）。

IDC報告預計，全球量子計算市場將從2020年的4.12億美元增長到2027年的86億美元，6年複合年增長率超過50%。

量⼦電腦製造極其困難，遑論商業化

我們必須兼顧易於操控，確保狀態維持持久性等各種可商業化有⽤的特性，才能打造出真正實⽤的量⼦運算解決⽅案。許多公司宣稱已經找到如何製造⼤量固態量⼦位元的⽅法，也就是 Transmon製造技術，由於這種技術與現有晶片製造技術相似，因此市場許多主要參與者（包括字母、國際商業機器公司、和 Rigetti）都選擇採⽤ Transmon技術；但因需要控制在超低溫狀態，因此不容易保持狀態。Transmon技術需複雜的稀釋製冷系統，但是另一種離⼦阱技術（trapped-ion）則只需要液氦製冷就可以了。

發展的三階段

用中國大陸中科院院士潘建偉的話來說，量子計算的發展有三個階段：

• 第一階段的目標是實現量子計算優越性，即量子計算機對特定問題的計算能力超越超級計算機，這一目標已經有美國、中國和加拿大先後達到。
• 第二階段的目標是實現專用的量子模擬機，可以應用於組合優化量子化學、機器學習等特定問題，來指導材料設計、藥物開發等，達到這一階段，按照目前的估計還需要5到10年，是當前學術界主要的研究任務。
• 第三階段是在實現量子糾錯的基礎上，構建可編程通用量子計算機。由於技術上的難度，何時實現通用量子計算機尚未明確，學術界一般認為還需要15年至20年，甚至更長的時間。

實際上的阻礙

沒有硬體，一切都將是空談

現在量子計算產業最大的挑戰就是硬體，量子比特的規模太小。而真正需要應用，就需要在保證質量的同時要大規模提高量子比特的數量，所以要很快推到幾百、幾千、幾萬，甚至是百萬量子比特的規模，而這也是當下硬體投資比較火熱的原因。

這也是為何全球80%的投資都投在量子計算機硬體件本身，硬體是當下的投資重點，軟體生態可能佔據不到20%。

主要的困難

根據英特爾的說法，目前這個行業仍遇到以下幾個重大的阻礙待克服：

• 量⼦位元糾錯⽅⾯的⼯作：確保量⼦位元有夠⻑的⽣命期，壽命必須⻑到它能夠完成⼀些有意義的計算。這就就像人造太陽核融核一樣，必須找到核融核壽命夠長，而且能受到人為控制時，才有商業化的可能。
• 實現在本地對量⼦位元的控制，⽽非通過遠端連線來控制。
• 路徑上的安排：也就是如何把量⼦位元真正地放到⼀個物理的量⼦位元系統當中。
• 量⼦位元之間的連接：就是將量⼦位元連接起來，形成⼀個比較有規模的⼤系統。

參與的廠商

除了中國大陸，目前全世界主要的商用製造商都在北美，他們的進度、各自的發展、和達成的里程碑如下：

製造商	美股代碼	進度、發展、和里程碑
中國中科院	未上市	2021年十月，中國超導研究團隊構建了66比特可編程超導計算原型機「祖沖之⼆號」，比⽬前最快的超級計 算機快⼀千萬倍。 2020年構建76個光子的原型機「九章」，處理高斯玻色取樣問題的速度比超級計算機快一百萬億倍。
國盾量子（Quantum CTek）	上海688027	量子通訊產品的開發、生產和技術服務，包括金融、電子、通訊等多領域，參與過京滬高鐵量子保密通訊幹線和「墨子號」量子衛星的技術服務。全球首家上市的相關企業。
國儀量子（CIQ Tek）	未上市	中國科大超導研究團隊建立的新創公司
本源量子（Origin Quantum）	未上市	中國科大超導研究團隊建立的新創公司
圖靈量子（Turing Quantum）	未上市	中國率先發展光量子晶片和光量子計算機的公司
百度	BIDU	2022年百度正式發布產業級超導量子電腦「乾始」
SpinQ	未上市	在2023年11月成功向一家中東科研機構交付自主研發生產的超導量子芯片
D-Wave	QBTS	2020年為止，客戶已經用D-Wave的系統構建了200多個應用程序。 2015年時字母和NASA採用D-Wave的量⼦電腦，取得比傳統電腦快一億倍的效能。 著名的客戶包括福斯汽車、字母 、埃森哲、NASA、洛克希德·馬丁、DENSO、ISC、橡樹嶺國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室。 成立於1999年，全球第一家相關的商業供應商，也是相關應用服務軟體的開發商。
字母	GOOGL和GOOG	2022年分拆旗下相關部門為獨立的公司Sandbox AQ 2021年時宣佈10 年內要打造具有糾錯機制的量子電腦。 2019年時在《自然》雜誌上發表篇論文，聲稱自己擁有52個量子位的Sycamore量子電腦已經取得了量子霸權，但立即遭英特爾、國際商業機器公司吐槽說字母過度誇大。 2018年時公布 72 量子位元處理器，並把量子演算法框架 Criq開源。 字母拆分旗下量子運算事業體在2022 年 3 月 22 日，被分拆獨立成Sandbox。(參見我的貼文《字母旗下谷歌的Willow晶片引起相關量子計算（Quantum Computing）個股大漲合理嗎？》)
英特爾	INTL	主要的合作伙伴是荷蘭的 QuTech。 2021年時宣稱以英特爾的低溫控制晶片 Horse Ridge能控制電⼦元件能夠在低溫環境下以⾼精度⽅式運作。 2017年時能支援17 量子位元。
Rigetti	RGTI	由矽谷量子電腦開發者Chad Rigetti於2013年成立的Rigetti公司，將於2021年10月7日開始推出第一台商用量子電腦。2021年透過SPAC合併後上市。
IonQ	IONQ	2021年透過SPAC，IonQ與dMY合併後上市。客戶包括 Breakthrough Energy Ventures、現代汽車和起亞公司
牛津量子電路	未上市	擁有全英國唯一商用量子電腦
IQM	未上市	來自歐洲的超導量子計算公司
國際商業機器	IBM	2022年10月推出量子電腦 Osprey，支援 433 量子位元，是去年宣布的 Eagle 機器的 3 倍。 2022年5月公布新量子發展路線，超過4,000量子位系統 2025 年將亮相 2021年IBM揭曉127量子位元晶片Eagle，兩年內在部分應用將取代傳統電腦 2019年開發出全球首台獨立的IBM Q System One，目前是利用互聯網出租，未來不排除對外出售。 2019年時能支援20 量子位元。
漢威聯合	HON	2021年，劍橋收購量子計算，打造全球最大的量子計算公司 2020年時投資Zapata及Cambridge合作開發量⼦演算法及軟體，並推出量⼦電腦Model H0後，Honeywell再推出更強的System Model H1。 2020年以離⼦阱技術成功製造出量⼦電腦，並透過微軟 Azure。 雲端服務提供使⽤者存取，宣稱是迄今最強⼤的商⽤量⼦電腦，摩根大通將成為其首家客戶。
Xanadu量子技術	未上市	2022年Xanadu的量子電腦Borealis，能在36微秒，完成與高斯玻色採樣（gaussian Boson sampling，GBS）有關的運算。現今最強大的超級電腦執行同一任務需要9,000年時間
亞馬遜AWS	AMZN	2022年亞馬遜雲科技宣布成立量子網路中心Amazon Centerfor Quantum Networking, CQN 2022啟用以超導量子比特技術為基礎的八量子比特量子處理單元，命名為Lucy的量子處理單元（QPU）。 Amazon Braket 是一項AWS的完全託管服務，支持混合量子工作負載，讓客戶可以存取以下三個初創公司的量子硬體方案：D-Wave Systems、IonQ 和 Rigetti。
Quantum Computing	QUBT	提供Qatalyst應用程式加速器以在傳統計算機上建立和執行符合量子應用的程式，同時準備在量子計算機上運行，並提供多個量子處理單元，合作伙伴包括 DWave、Rigetti 和 IonQ。
微軟	MSFT	2020年開放雲端量子服務Azure Quantum給所有客戶。 2019年發表雲端量子服務Azure Quantum，供開發人員研究；而且宣布量子開發套件的 Q# 編譯器開源，也推出量子模擬器。 2017年推出量子開發套件的 Q# 編譯器。 2005 年成立了「Station Q」實驗室。
輝達	NVDA	輝達提供cuQuantum，這是一個軟體開發套件，包含優化的庫和工具，用於加速量子計算工作流程

究竟誰是目前的領導者？

IBM公司引領著全球超導量子計算的技術發展，從當前的發展態勢來看，包括字母在內的其他超導量子計算公司短時間內很難超越，IBM也代表了美國在超導量子計算機領域的國際地位。

它的價值在那裡？

量⼦計算可以解決很多⽬前常規計算能⼒無法解決的問題，例如材料模擬、藥品模擬、後量⼦時代的加密演算法等。量⼦計算離真正地實現⼤規模商⽤，最樂觀的估計至少都還需要 10 年以上才能真正商品化，即使進入到商⽤階段────也就是說現有的演算法大部份都還是仍舊有效，不會讓傳統的計算⽅法失效。例如深度學習、⼈⼯智慧（請參見我之前的部落格文章《人工智慧的投資陷井》）等，變得過時或無效。

量⼦計算機看來絕對能顛覆現有使用幾十年的計算方式，連現在任何最先近的超級電腦在它眼前都只是小兒科。但是，我要提醒投資人，一如超級電腦，量⼦計算機非常昂貴，用途有限，市場很小────不會是很好的投資標的。要不然世界上最著名的克雷（Cray Inc.）超級電腦公司也不會破產倒閉，並被慧與（美股代碼：HPE）收購，因為用得起克雷超級電腦的客戶很稀有，在台灣除了無法證實的情報單位外，只有中央氣象局。

潛在市場有多大？

IDC曾預計，全球量子計算市場將從2020年的4.12億美元增長至2027年的86億美元，年復合增長率達50.9%。

結論

以下幾點是截至目前為止，投資人對量子計算發展的必需認識：

• 最重要的是必需有可普及化且可實際運用的「實體機器」！量子計算機硬體的發展是重中之中，沒有實體的量子計算機，一切都是空談。
• 量子計算如果能普及成真，的確或顛覆至令為止的計算方式；包括目前使用中的電腦，程式碼的設計方式，計算機科技界的思考方式都將全部改變。
• 量子計算距離平民化的實用階段，還非常遙遠。
• 目前已被證實的應用領域包括加密，超高速計算，通訊，生技新藥的開發都會隨著量子計算機硬體的發展而獲得空前的突破。

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