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編輯：傾傾

【新智元導讀】Googel和IBM十年打不穿的量子天花板，被一塊1萬qubit的芯片掀開了？巨頭還在百級徘徊，量子突然跨進了能落地的時代。更諷刺的是，真正接住這場變革的，是早已埋伏在算力入口的英偉達。

把時間線拉長后，很容易發(fā)現(xiàn)量子計算已經停滯許久了。

2019年，Google在Nature上宣布，他們的Sycamore處理器有53個qubit，已經實現(xiàn)「量子優(yōu)越性」。

整個科技圈都被震住，很多人以為量子時代真的來了。

可六年過去，Google公開的最新數(shù)字也不過105個qubit。

2021年，他們立起1000+qubit的Flag。但到了2023年，旗艦芯片Heron仍是133qubit，官方不得不將擴展計劃推遲。

IBM的路線圖，更是把行業(yè)的尷尬寫在了臉上。

IBM預測線路圖。2024年，IBM預測量子處理器在2019~2029年間仍停留在百級至低千級規(guī)模

Google到IBM，所有主流路線在2019–2023全部停在百級qubit。

IBM的路線圖里甚至已經不再把擴qubit寫進短期計劃——可見行業(yè)整個十年都被卡住。

Rigetti、IonQ、Quantinuum……全球所有量子巨頭，都沒能突破這堵「百qubit天花板」。

更諷刺的是，量子計算早就被描繪成未來所有產業(yè)的基礎設施。但真正的qubit數(shù)量，一直在原地踏步。

這究竟是為什么？

1萬量子比特誕生

量子計算之所以停滯10年，并非因為Google、IBM不夠強，而是因為「擴展」本身就是一條死路。

每往上加一個qubit，都要付出成倍的工程代價。

控制線暴漲、布線密度擁擠、量子態(tài)一受干擾就會崩塌、誤差率飆升到不能用。

當?shù)竭_百級qubit時，整個系統(tǒng)就像一張被拉到極限的弓，多加一絲力，整張弓可能瞬間崩塌。

所以大家只能退向權宜之計：把多個小QPU用網絡拼成一個「大系統(tǒng)」。

這聽起來像擴展，但實際上只是把問題外包給了系統(tǒng)層：成本更高、復雜度更高、可靠性更差，并且qubit本身從未真正變多。

這個死結，在今年第一次真正被解開。

QuantWare推出的VIO-40K架構，直接把qubit從行業(yè)共識的100量級，推到了10000，一下把天花板掀開了。

這無疑是在宣布：擴展qubit，不再是量子計算的終極難題！

如果把過去十年比作一口井，大家都卡在井壁上；QuantWare做的，是給這口井開了一條新的出口。

從百級到萬級，差的不是數(shù)量，而是范式。

百級qubit是概念驗證，萬級qubit才是可能改變現(xiàn)實計算格局的規(guī)模。

QuantWare的VIO-40K架構已經開始接受預訂，并計劃在2028年發(fā)貨。

十年不動的量子界，終于從理論跨進了「可擴展硬件」的時代。

天花板備捅破了

從100到10000，乍一看像是「數(shù)字更大了」。

但對量子計算來說，它真正改變的不是規(guī)模，而是方向。

過去十年，量子行業(yè)是一條越走越窄的路。強行擴展qubit反而會讓整個系統(tǒng)壞掉。

百級qubit不是起點，而是瓶頸。

只要你繼續(xù)加qubit，噪聲和錯誤就會上升到無法使用的程度。

因此在這十年里，所有公司都只能把多個小芯片拼在一起，用網絡去「假裝擴展」。

1萬qubit 的意義，就在這里發(fā)生了質變。

QuantWare用3D scaling + chiplet架構，把I/O、布線密度、信號干擾、模塊間互聯(lián)這些原本無法再擴的部分一次性重寫。

結果是，擴展性第一次重新被打開，整個行業(yè)的未來軌跡也隨之改寫。

量子計算從「能跑」變成「能放大」

擴展qubit的失敗，說明量子計算始終缺少進入現(xiàn)實世界的能力。

因為藥物模擬、材料設計、優(yōu)化問題需要成千上萬qubit 空間。

百級qubit能做demo，萬級qubit才能做計算。

以前大家只能自我安慰：「等未來的量子處理器做出來就能做到」。

但擴展性死了十年，這種未來其實一直不存在。

1萬qubit的出現(xiàn)，使量子計算第一次具備了「可放大性」。

這比性能本身，要關鍵得多。

破開工程瓶頸，死胡同變成高速路

行業(yè)的最大問題從來不是「qubit太少」，而是：加qubit會讓系統(tǒng)壞掉。

這就是為什么Google六年才漲50qubit。

也正因如此，Google、IBM才會不斷調整路線圖，甚至推遲擴展計劃。

但VIO-40K架構用3D 縮放和小芯片設計，把I/O、連線密度、噪聲、互聯(lián)、校準這五座大山一起移動了。

擴展qubit的工程之路重新被打開，產業(yè)也從被困住的死胡同，變成了能繼續(xù)往前跑的高速路。

量子計算首次具備「經濟意義」

過去十年，所有關于量子計算的期待，如破解密碼、加速藥物、材料反應模擬、優(yōu)化能源系統(tǒng)......全部都停留在理論層面，因為百級qubit根本不夠用。

1萬qubit的出現(xiàn)，第一次讓這些應用實現(xiàn)不再遙不可及。

當擴展性被打開后，行業(yè)不再需要依賴未來某一天的巨大飛躍，而是可以沿著可見、可重復的工程路徑往前增長。

這也是QuantWare CEO說的那句話的核心含義：

100qubit讓我們只能討論未來，1萬qubit才讓未來真正開始。

算力增長曲線重新點亮

過去十多年，摩爾定律幾乎停擺，GPU的增長也接近物理極限。

量子擴展性被打開，意味著計算能力有了「第二增長曲線」。

這為人類的算力開辟了一個新的維度。尤其是在在算力越來越貴、越來越難擴展的今天。

1萬qubit 的意義，從來不是「更多qubit」，而是量子計算從「卡死」到「可擴展」的重大突破。

這是未來十年所有量子路線圖、所有產業(yè)計劃的基礎。

重寫量子處理器的空間結構

要把處理器從100 個qubit擴到10000 個，靠「堆疊」是不可能實現(xiàn)的。

QuantWare 的突破點在于：它不是簡單地把qubit加多，而是把量子處理器的「空間結構」整個換掉。

3D 縮放：拉出量子處理器的第三維空間

傳統(tǒng)量子芯片的問題在于，控制線必須從芯片邊緣引入，但qubit卻在中間，導致布線越來越長、電磁干擾越來越強。

學術界稱這是「扇出極限」（fan-out limit），一直沒有干凈解法。

而QuantWare的3D scaling，讓控制線能夠從多層、多方向進入量子芯片，等于把原本擠在二維平面上的布線，擴展成了立體空間結構。

這樣有三個直接結果：

• Qubit 之間的連線更短，噪聲更低。

• 控制線不再擠到芯片邊緣。

• 擴展空間不再受限于平面面積。

簡言之，他們給量子處理器多加了一維空間。

Chiplet 架構：不造大芯片，造「小積木」

Chiplet并不是量子領域獨有的概念，AMD、Intel在經典芯片領域已經靠它實現(xiàn)了性能突破。

AMD Zen架構就是用多個小芯片組成大CPU

QuantWare的做法是把這個成熟的Chiplet思路搬到量子領域：把大型QPU拆分成多個模塊，各自保持高保真度，再通過高質量互聯(lián)組合成完整系統(tǒng)。

這解決了過去大芯片越大越難制造、誤差越多、良率越低的問題。

Chiplet則讓量子處理器可以分模塊制造、分模塊校準、分模塊修復，并能靈活分模塊擴展。

最關鍵的是，模塊之間的連接不再成為噪聲放大的來源。

QuantWare強調「高保真芯片到芯片連接」。這意味著，過去「拼QPU會讓系統(tǒng)質量變差」，現(xiàn)在變成「拼QPU可以繼續(xù)擴展」。

行業(yè)第一次得到了可復制的擴展路徑。

40000條 I/O：擴展qubit的難題突破

I/O數(shù)量一直是量子芯片擴展不動的根本原因之一。

QuantWare的架構支持40000條I/O控制線——這是一個指數(shù)級的提升，也是行業(yè)首次「擴展I/O沒有馬上導致噪聲死亡」的案例。

如果說3Dscaling提供了空間，chiplet架構提供了模塊性，那么40,000I/O就是基礎設施。

沒有這個數(shù)字，1萬qubit根本跑不起來。

同等體積做到100×：真正的工程奇點

QuantWare公布時強調：1萬qubit的芯片比現(xiàn)有系統(tǒng)「更小」。

在工程學里，這意是非常罕見的：擴大規(guī)模的同時減少體積，表明架構進入了「可擴展區(qū)域」。

Google、IBM每擴一點qubit系統(tǒng)都會變得更大、更難、更脆弱、更昂貴。

QuantWare反而是更大規(guī)模、更小體積、更高良率、更低噪聲。

所以，QuantWare 的真正突破是：把「擴展qubit必然失敗的架構」，變成了「擴展qubit可以繼續(xù)做下去」的硬件體系。

這是量子計算十年來第一次出現(xiàn)「可擴展的硬件體系」，是第一個讓行業(yè)看到真實未來的工程路徑。

門被推開，站在門口的是英偉達

當量子計算的規(guī)模障礙被沖開后，行業(yè)馬上遇到一個更現(xiàn)實的問題：

1萬qubit能計算，可這些計算怎么和現(xiàn)實世界的經典算力體系接軌？這件事的難度，不亞于造出處理器本身。

因為，量子計算機需要：經典算力做預處理、誤差校正、大規(guī)模數(shù)據(jù)吞吐、統(tǒng)一的編譯框架以及能讓開發(fā)者調用的API。

如果量子沒有經典算力的高速對接，它就是一塊巨大的孤島。

就在的這一刻，英偉達站在了門口。

QuantWare發(fā)布的VIO-40K可以與NVIDIA的NVQLink直接對接，開發(fā)者可通過CUDA-Q同時使用量子與經典算力。

NVQLink是英偉達專為高性能計算設計的高速互聯(lián)協(xié)議；CUDA-Q是英偉達為量子—經典混合計算構建的軟件棧。

這兩個東西組合起來，意味著英偉達已經提前準備好了「量子時代的PCIe插槽」。

當量子突然變得可擴展，行業(yè)最難的問題變成了——誰能讓量子算力進入現(xiàn)實世界？

現(xiàn)在答案已經非常明確：英偉達。

它不是造出量子處理器的人，但它是能把量子處理器「接入世界」。

在算力生態(tài)里，入口永遠比硬件本身更重要。這也是為什么GPU行業(yè)里「英偉達統(tǒng)治軟件?！沟母窬帜艹掷m(xù)數(shù)十年。

今天的量子行業(yè)，也出現(xiàn)了類似的一幕：

量子突破最大的受益者，是造高速公路入口的人。

十年都沒松動的量子天花板，在這一刻被推開了。

1萬qubit讓量子計算第一次具備了繼續(xù)向前的可能，而英偉達已經把通往現(xiàn)實世界的入口提前鋪好。

行業(yè)會往哪里走現(xiàn)在還沒人能說清，但有一點已經確定：

算力的下一步，從這里開始改變了。

參考資料：

https://interestingengineering.com/innovation/quantware-qpu-10k-qubits

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