当英国金融时报谈到关于构建可行的量子计算机的这场竞赛，IBM量子计划负责人Jay Gambetta 称“这不再像是一个梦想，我真的觉得我们已经破解了密码，我们能够在20年代末建造出这台机器”。
IBM这种乐观的态度重燃了人们对于5年内创建全面量子系统的信心，也加剧了与其他量子巨头的竞争，其中就有Google。
这场关于“第一”的争夺战虽宣布已进入白热化的阶段，谁又能真的拔得头筹，载誉而归？我们先从这场竞赛的开端慢慢梳理。
聊量子竞赛之前关于这场量子竞赛的源头，可以追溯到20世纪80年代。著名物理学家理查德·费曼提出了一个观点：自然界是量子的，如果想要精确地模拟自然，就需要一台遵循量子力学规律的计算机。量子计算机的梦想从这里出发，但直到最近的十几年间随着肖尔算法和量子技术的突破，这场竞赛才真的进入白热化阶段。现在全球的科技巨头、政府都在这场竞赛中倾注了大量心血，为得就是在这场比赛中争个第一，争夺量子计算领域的霸主地位。
图：著名物理学家理查德·费曼
正如英国金融时报提出的“最近的一系列技术突破意味着，领先的科技公司正在竞相成为第一个将迄今为止一直是一系列实验室实验的东西扩展到全尺寸、可行的系统的公司。”那么“全尺寸”和“可行”到底意味着什么？
这两个关键的指标正是衡量一台量子计算机能否从一台科研工具转变为真正的具有实用价值的设备的关键。“全尺寸”关注的是量子计算机的硬件规模，一台“全尺寸”的量子计算机需要有足够多的、可编程的量子比特且这些量子比特之间能够有效地连接并通信。“可行”则是关注的质量与可靠性，强调的是系统必须具备强大的纠错能力能顾稳定准确地执行复杂的计算任务。
因此这场竞赛的目标必然不会再是理论上的突破和研究，而是真真正正地构建出拥有足够多的量子比特的，且能够进行容错处理的量子计算机。
这场竞赛的参赛选手有很多，但我们今天先看IBM和Google的赛程如何，谁的胜算更大？
IBM 和 Google的赛程
IBM：这不再是一个梦想早在今年6月，IBM在其博客上就发布了2025IBM量子路线图，该路线图填补了其早期设计中缺失的关键部分，也让IBM朝着这场竞赛的终点之路更为清晰。在IBM 发布的这一蓝图中，预计在2029年IBM 将顺利完赛，并交付一种大规模容错量子计算机IBM Quantum Starling，并且能够在200个逻辑量子比特上运行由1亿个量子门组成的量子电路。
在IBM 清晰的规划路线图中，2025年推出一种具有更高连接性的量子芯片IBM Quantum Loon用于测试适用于量子低密度奇偶校验码的架构组件；2026年推出首款用于存储和处理编码信息的模块化处理器Kookaburra，该处理器能够将量子存储器与逻辑运算相结合；2027年推出Cockatoo，将通过L-耦合器实现两个Kookaburra模块的纠缠。总之在未来两年内，IBM将会实现Starling所必需的技术。
图：2025 年 IBM 量子创新路线图。
Google：剩余的挑战都是可以克服的回溯Google的量子计算的发展之路，看到谷歌是从2014年致力于量子计算的，2019年达到第一个里程碑，该团队用Sycamore处理器演示了超越经典的计算，该量子系统用200秒完成了一个需要花费经典计算机一万年的时间才能完成的目标计算。2023年达到第二个里程碑，实现了逻辑量子比特原型的首次演示，将量子纠错从理论带到实践中，为大规模有用的量子计算机开辟了一条清晰的道路。2024年谷歌发布量子芯片Willow，通过成倍地减少误差和不到五分钟完成了标准基准计算帮助谷歌清楚了剩余的最大障碍之一。Google Quantum AI硬件主管Julian Kelly在此次英国金融时报的采访中表示道“剩余的所有工程和科学挑战都是可以克服的。”
图：Google量子路线图
竞赛核心难点
尽管IBM和Google都对于五年内构建出全尺寸、可行的大规模量子计算机都抱有十分积极的态度，但其实想要实现技术的工业化，这些巨头公司仍然面临着大量困难的共工程问题。对此，亚马逊网络服务负责量子硬件的高管Oskar Painter表示，“其余的障碍在技术上似乎不如基础物理学一样具有挑战性，但我们仍不应该低估扩大规模的工程工作”他还预测，一台可行的量子计算机问世还需要15-30年的时间。
这场竞赛的核心难点就是量子比特固有的不稳定性，也就是在当它们可以执行有用的计算时，量子比特只能维持其量子态，时间很短。当IBM将实验性Condor芯片中的量子比特数量增加到433个时，扩展极限的一个图形演示出现了，便会导致组件中出现“串扰”或干扰。
对于此问题，Rigetti作为一家美国初创公司与IBM和谷歌实用的技术相同，并表示称“像这样将大量的量子比特堆叠在一起会产生一种我们无法控制的奇怪效果”
IBM量子副总裁Jay Gambetta也对此回应道，IBM已经预料到会出现干扰，现已转向一种新型耦合器来连接其量子比特，保证其系统不受该问题的影响。
此外，面临的另一个工程性挑战就是除了谷歌，还没有公司展示一种能够随着尺寸的增加而执行纠错的量子芯片。根据Google的Kelly的说法就是，任何试图在还没有达到这一点就扩大规模的公司，最终会得到一台会输出噪音、消耗电力和大量人员的时间的昂贵机器，并且根本无法提供任何价值。
然而，尽管还没有一个能与谷歌相提并论，但其他人并没有放慢他们的扩展尝试。
关于这场竞赛的第三方声音
首先，谷歌的Kelly对IBM做出了评论称“尽管IBM上个月声称首次成功创建了更长的连接器，但IBM的技术为已经极难控制的系统增加了新的复杂性。”
Gartner分析师Mark Horvath也表示“IBM的最新设计似乎能够生产出可行的大型机器，但方法仍然只存在于理论上，他们仍需要用芯片来为自己证明。”
Universal Quantum首席执行官Sebastian Weidt表示“政府决定在此期间支持哪些技术决定了投资的方向”
五角大楼的高级研究机构DARPA从去年开始就对不同的量子公司进行广泛的研究，以确定哪些公司可以以最快的速度达到世纪的规模，这也是官方对筛选获奖者的兴趣日益浓厚的一个迹象。
竞赛临近尾声
以IBM和Google为种子选手的这场关于构建第一台大规模可行量子计算机的竞赛，其意义远不止各家在技术层面的“炫技”。这场竞赛从根本上推动了量子计算领域技术的快速发展，更加剧了全球范围内的量子竞争，同时也对于现有的加密世界构成了不小的威胁。
加速进步和全球竞争，谁都想拿第一。
量子竞赛反映了20世纪太空竞赛的激烈程度，各国和企业都纷纷意识到量子霸权的战略重要性。谁率先掌握并构建出第一台可行的量子计算机，谁就可能在经济、军事和科学等领域获得决定性的优势。这场竞赛类似于冷战时期的太空竞赛，它不仅仅是关于芯片的竞争，更是关于国家声望和未来技术领导权的争夺。这促使各国政府和企业都在加大对量子技术研发的投入，形成了新一轮的全球科技“冷战”。
在这场竞赛中，没人甘于落后，谁都想拿个第一，这就在一定程度上加速了全球范围内的量子技术的发展和全球的竞争。
向加密世界再次发起挑战，拉响警报。
量子计算机的出现对全球网络安全构成了最直接、也最严峻的威胁，因为它有能力破解目前绝大多数的加密技术。目前使用的网络加密技术，如RSA和椭圆曲线加密，其安全性都依赖于大数质因数分解的计算难度。对于经典计算机来说，分解一个巨大的数需要成千上万年的时间。然而，肖尔算法能够在量子计算机上以极快的速度完成这项任务。然而为了应对这一威胁，世界各地的密码学专家正在争分夺秒地开发后量子密码学，即能够抵抗量子计算机攻击的新型加密算法。
总而言之，Google和IBM等公司争夺量子霸权的竞赛，不仅是技术能力的展示，更是定义未来世界格局、加速人类科技进步、以及应对即将到来的加密安全挑战的关键行动。这场竞赛的结果，将深远地影响我们生活的方方面面。