它看起來像一盞金色吊燈,內部則是已知宇宙中最冰冷的地方。
在我眼前的不僅是全球最強大的電腦,更是關乎金融安全、比特幣(Bitcoin)、政府機密、世界經濟等關鍵領域的核心技術。
量子運算掌握著企業與國家在21世紀剩餘時間裏的勝算。
在我面前、在加州聖塔芭芭拉(Santa Barbara California)的谷歌(Google)設施內,懸浮在離地1公尺處的,就是Willow。老實說,它跟我原來的想像完全不像。
它沒有螢幕、沒有鍵盤,更別說甚麼全息頭戴裝置或讀腦晶片。
Willow是一個油桶大小的一連串圓形金屬盤,由數百條黑色控制線連接,延伸至一個青銅色的液態氦冷凍系統,讓量子晶片維持在比絕對零度高千分之一度的環境。
它的外觀與氛圍都令人聯想到1980年代,但若量子科技真正實現其潛力,眼前這個由金屬與線材組成、宛如水母般的構造,將在許多方面徹底改變世界。
Google量子人工智慧(Quantum AI)項目負責人哈特穆特·尼文(Hartmut Neven)在帶我通過高安門時說:「歡迎來到我們的量子人工智慧實驗室。」
尼文稱得上是個傳奇人物,半位科技奇才、半位電子音樂愛好者,穿著打扮像是剛從內華達州火人祭(Burning Man)音樂節踩著滑雪板直接衝進實驗室——而他也給那音樂節設計藝術裝置,或許在某個平行宇宙裏,他真有這麼做——稍後再說。
他的使命是將理論物理學轉化成能夠「解決原本無法解決的問題」的量子電腦。他承認自己或許偏心,但強調這些「吊燈」是目前全球性能最強的。
高端科學的秘密殿堂
我們的談話大多圍繞著哪些東西不能拍。這項關鍵技術受到出口管制與保密限制,也是全球商業與經濟霸權競爭的核心。從新零件的形狀到供應鏈上的公司,每一點小優勢都可能成為籌碼。
這座科學殿堂帶著濃厚的加州風格:色彩、藝術、塗鴉風壁畫,在冬日陽光下顯得格外鮮明。每台量子電腦都有自己的名字,如「屋久島」(Yakushima)或「門多西諾」(Mendocino),外層包覆著一件當代藝術品。
尼文拿起Willow——Google最新的量子晶片——介紹它達成了兩項重要里程碑。他說,它「一勞永逸地」終結了量子電腦是否能完成傳統電腦無法處理任務的爭論。
Willow還在幾分鐘內解出一道基準問題,而全球最快的傳統電腦需要 10秭年(10 septillion years;septillion即10的25次方)才能完成——比宇宙年齡還久。
這個理論成果近日被應用於「量子回聲」(Quantum Echoes)演算法——傳統電腦無法處理——可利用與磁力共振成像(MRI)技術同源的方式推算分子結構。
尼文滔滔不絕地列出他相信Willow晶片將如何幫助人類解決的問題。
「它會讓我們更有效率地研發藥物、提升糧食生產效率、改進能源生產、運輸與儲存⋯⋯解決氣候變化與飢餓問題。」
「它能讓我們更深入理解自然,進而開發讓生活更美好的技術。」 (相關報導: 有意解散眾議院?高市早苗回應了 再譴責中國這事:僅鎖定日本,無法容忍 | 更多文章 )
部分研究者認為,真正的人工智慧只有在量子運算下才可能誕生。
這裏的研究團隊成員剛因「超導量子位元」的原始研究獲得諾貝爾獎。
Willow晶片擁有105個量子位元(qubits)。微軟(Microsoft)目前的量子計畫則只有八個,但採用不同方法。全球的競賽目標一致:打造一台擁有100萬量子位元、能穩定執行量子化學與藥物設計的「實用規模」(utility-scale)量子電腦。但這項技術極為脆弱。
這裡發生著的事情受到世人密切注視。英國國家量子科技計畫戰略諮詢委員會主席彼得·奈特爵士(Sir Peter Knight)表示,Willow在領域內邁出了新的一步。
他說:「目前所有機器仍然像玩具模型,都會出錯,需要糾錯。Willow是第一套證明可以透過多輪修正來改善錯誤的系統。」
這代表技術首次踏上可擴展之路,朝向準確執行「兆級」(trillion)運算的能力推進,有望七至八年內達成,而非先前預估的20年。
如果說本世紀前25年是網際網路與人工智慧崛起的時代,接下來25年則幾乎必然是量子時代的開端。
它究竟怎麼運作?
想像你要在1000個抽屜中找一顆網球。傳統電腦會一個抽屜一個抽屜打開;量子電腦能同時開啟全部抽屜。
或換個比喻:傳統電腦要100把鑰匙才能開100道門;量子電腦用一把鑰匙,同一瞬間開完所有的門。
這些機器不會變成個人裝置——不會縮小到手機、AI眼鏡或筆電裏。但它們的運算能力是指數級成長的,全世界都在爭相投入。
我問Nvidia(輝達)執行長黃仁勳(Jensen Huang),這是否威脅到他主打的AI專用晶片?他回答:「不會,未來電腦會搭載量子處理器。」
英國頂尖專家指出,量子技術所帶來的影響巨大——最終甚至能破解幾乎所有東西,包括國家機密與比特幣。
奈特爵士說:「所有加密貨幣都必須重新檢視量子運算帶來的威脅。」
Nvidia的一位重要合作夥伴去年表示,比特幣雖然還能撐幾年,但區塊鏈(blockchain)技術必須在本年代結束前改換更強的架構。
科技產業人士稱之為「現在蒐集,未來解密」(Harvest Now, Decrypt Later)——各國情報機構被認為正在儲存全世界的加密通信與資料,等待未來量子電腦成熟後解密。
全球競賽
中國的做法與美國、西方商業驅動的模式截然不同。
奈特爵士指出,中國投入量子技術的資源約150億美元(1047億元人民幣;4737億元新台幣),可能相當於世界其他國家所有政府計劃的總和。
自2022年起,中國發表的量子研究論文數量超越其他國家,領軍者是前沿物理學家潘建偉。量子科技是中國「十四五」規劃的關鍵項目。
中國決定不讓百度、阿里巴巴等科技巨頭自行發展量子研究,而是將人才與基礎設施集中在國家主導的機構,試圖在量子通訊與量子衛星方面取得優勢。
去年,潘建偉帶領團隊開發並測試「祖沖之3.0」量子電腦,技術路線與Willow類似但方法不同,宣稱達成相近成果,並在秋季開放商用。整體氛圍頗有第二次世界大戰「曼哈頓計畫」或20世紀太空競賽的味道。
英國是量子研究的科學重鎮之一。最初的超導量子位元概念也源自英國。當地有數十家企業與前沿研究,政府預計於數周內宣布大規模投資。量子技術對經濟、軍事與地緣政治都至關重要。英國期望成為該領域的第三大力量。
平行宇宙
回到Willow實驗室,還有更具存在性(existential)的問題。
去年尼文提出,Willow的驚人速度似乎支持某些「多重宇宙」的理論解釋——基本上,這種速度可能意味著Willow正從平行宇宙中借用運算能力。並非所有科學家都接受這一說法。
他對我說:「這仍是一場激烈的辯論。正如你在實驗室裏看到的,量子電腦之所以強大,是因為在一個時脈週期(clock cycle)內,它能同時觸及2的105次方種組合。你不禁會想:這些狀態到底存在在哪裏?⋯⋯這涉及量子力學中的『多世界詮釋』(many worlds formulation)——平行宇宙或平行現實。」
尼文謹慎強調,Willow並未證明這一點,但「暗示我們應該認真看待這種可能」。
這裏是世界前沿、科技前沿與經濟前沿的交匯點。英國政府很快將投入數億資金追趕Willow與中國的進展。聽起來像科幻,卻正迅速成為經濟現實。 (相關報導: 有意解散眾議院?高市早苗回應了 再譴責中國這事:僅鎖定日本,無法容忍 | 更多文章 )














































