美國主要上市量子計算公司IonQ等公司實現技術突破，業內預測3-5年內可達\”量子優勢\”臨界點。量子計算機能輕鬆破解現有加密體系，威脅政府、金融等關鍵領域安全。美國通過立法要求聯邦機構升級抗量子加密，科技巨頭與金融機構加速布局，這已成為繼半導體後又一國家安全戰場。
量子計算正迅速從實驗室走向地緣政治博弈的中心。這項被業內人士預測最快五年內可能實現重大突破的技術，既能加速救命藥物的研發，也能在瞬間破解所有數字加密系統。隨著中美兩國在該領域競爭加劇，量子技術已成為繼半導體之後又一個國家安全關鍵賽道。
日前，據華爾街日報消息，D-Wave Quantum Inc.、Rigetti Computing Inc.、IonQ
Inc.和Quantum Computing
Inc.等美國主要上市量子計算公司可能很快獲得政府戰略投資。儘管白宮隨後否認正在與量子計算公司進行討論，但這一消息已重新點燃市場對量子技術股的樂觀情緒。
報道稱，隨著IonQ宣布實現99.99%的門保真度突破，業內普遍認為距離\”量子優勢\”這一關鍵拐點僅剩三至五年。技術臨界點的迫近，正在將量子計算從學術話題轉變為國家安全的緊迫議題。
而量子計算的國家安全意義核心在於其對現有加密體系的威脅。IonQ全球產業關係高級副總裁Marco
Pistoia警告，未來\”對一個國家的攻擊很可能是量子攻擊，破解政府、銀行或醫療機構的敏感通信\”。這促使各國政府加速布局後量子密碼學，並將量子技術視為關鍵基礎設施。
同時，地緣政治因素正在為量子投資注入緊迫性。根據麥肯錫報告，中國已宣布在量子技術領域投入超153億美元的政府資金，遠超美國政府32億美元的投資規模。美國銀行研究所周四發布的報告指出，人工智慧與量子計算的結合可能開啟新的技術進步層級，AI加速量子發展，而量子為AI提供必要的計算能力。
技術突破臨近引發投資熱潮
量子計算的商業化前景正在加速顯現。Rigetti Computing首席執行官Subodh
Kulkarni表示，業內普遍認為距離\”量子優勢\”這一關鍵拐點還有三至五年，部分公司的預期更為激進。
Kulkarni將量子優勢定義為四個標準：至少1000個量子比特、至少99.9%的雙量子比特門保真度、最多15納秒的門速度以及某種形式的糾錯能力。本周早些時候，IonQ宣布成為\”首家也是唯一一家\”實現99.99%雙量子比特門保真度的量子計算公司。
伊利諾伊大學香檳分校物理學教授Elizabeth
Goldschmidt指出，傳統計算機以0或1的二進位位存儲信息，而量子計算機使用量子比特，利用亞原子物理規則同時處理多種狀態的信息，這使其能夠解決傳統計算機無法處理的大規模優化問題。
儘管Rigetti、D-Wave和Quantum
Computing等公司股價在過去一年漲幅高達3100%，但這些公司仍未實現盈利，因為技術尚未達到商業化所需的規模和可行性。Informed
Momentum Company首席投資官Travis Prentice表示：
\”技術進步相當迅速，股價表現大幅跑贏市場，但商業化收入何時到來仍不明朗。\”
Kulkarni預計，在實現量子優勢後的八至十年內，將出現第二個拐點——容錯量子計算的出現，屆時量子計算機將能夠以遠超傳統計算機的方式處理任何應用。
加密破解能力成雙刃劍
量子計算最令政府既興奮又擔憂的能力是其加密破解潛力。Kulkarni指出，傳統計算機破解簡單的128位加密需要一千年，因為涉及多個可同時變化的變數。但量子計算機的設計使其在解決近乎不可能的加密問題上具有優勢。
目前大多數信息使用128位加密，但Kulkarni認為量子計算機甚至能破解軍方等高級組織使用的最安全版本AES-256加密。這種加密依賴同一密鑰進行加密和解密，其安全性建立在傳統計算機難以破解密鑰的基礎上。
\”當政府被黑客攻擊時，加密和解密密鑰保護著被盜數據，\”Kulkarni說。\”擔憂在於，一旦量子計算機能夠相對輕鬆地破解加密密鑰，這些數據將完全向任何人開放。這就是各國政府感興趣和擔憂的原因。\”
IonQ行業關係高級副總裁Marco
Pistoia表示，未來\”對一個國家的攻擊很可能是量子攻擊，解密政府、銀行或醫療機構的敏感通信\”。這一威脅促使拜登政府簽署了《量子計算網路安全準備法案》，要求聯邦機構將脆弱系統遷移至抗量子加密技術。
政府與企業加速布局
量子技術並非美國政府的新關注點。
2018年，特朗普在首個任期內簽署了《國家量子倡議法案》，授權在五年內為量子研發提供12億美元資金。拜登政府的2022年《晶元與科學法案》將量子技術列為關鍵基礎設施領域，並提供額外資金支持。
美國科技巨頭也深度參與量子領域。周三，Alphabet
Inc.旗下谷歌量子AI團隊宣布，其Willow量子晶元在可重複實驗中運行演算法的速度比傳統計算機快13000倍。英偉達公司一直在開發允許傳統計算機執行量子控制功能的混合硬體，其企業風險投資部門戰略性投資量子硬體公司。8月，IBM和AMD宣布合作探索量子計算與現有高性能計算的整合。
金融機構也在行動。本月早些時候，摩根大通宣布了一項1.5萬億美元的計劃，用於融資和投資\”對國家經濟安全和韌性至關重要\”的行業，量子計算是其中之一。
IonQ最近成立了專註於為美國政府和盟國機構提供量子服務的新業務部門。美國銀行研究所周四發布的報告指出，人工智慧與量子計算的結合可能釋放新的技術進步水平，AI加速量子發展，而量子為AI提供必要的計算能力。
Kulkarni強調，量子計算不會取代傳統計算機，而是與之共存。\”我們將世界視為一個混合系統，\”他說。就像CPU和GPU目前在數據中心協同工作為AI提供動力一樣，未來量子處理單元將與晶元並列用於量子計算，處理數千個同時相互作用的變數——這正是CPU和GPU今天極難編程的領域。
中美兩國已成為量子計算領域的領導者，這場競爭與半導體和能源行業的較量如出一轍。據麥肯錫報告，中國已宣布為量子技術提供超過153億美元的政府資金，遠超美國政府的32億美元投資。中國在政府資金投入上領先，美國在私營部門發展和量子專利總數上保持優勢。
曾在摩根大通擔任全球量子計算負責人、此前在IBM從事量子研究的Pistoia認為，量子計算將對人類生活產生\”革命性影響\”。\”沒有國家願意在量子計算競賽中落後，\”他說。