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美国主要上市量子计算公司IonQ等公司实现技术突破，业内预测3-5年内可达“量子优势”临界点。量子计算机能轻松破解现有加密体系，威胁政府、金融等关键领域安全。美国通过立法要求联邦机构升级抗量子加密，科技巨头与金融机构加速布局，这已成为继半导体后又一国家安全战场。
量子计算正迅速从实验室走向地缘政治博弈的中心。这项被业内人士预测最快五年内可能实现重大突破的技术，既能加速救命药物的研发，也能在瞬间破解所有数字加密系统。随着中美两国在该领域竞争加剧，量子技术已成为继半导体之后又一个国家安全关键赛道。
日前，据华尔街日报消息，D-Wave Quantum Inc．、Rigetti Computing Inc．、IonQ Inc．和Quantum Computing Inc．等美国主要上市量子计算公司可能很快获得政府战略投资。尽管白宫随后否认正在与量子计算公司进行讨论，但这一消息已重新点燃市场对量子技术股的乐观情绪。
报道称，随着IonQ宣布实现99.99%的门保真度突破，业内普遍认为距离“量子优势”这一关键拐点仅剩三至五年。技术临界点的迫近，正在将量子计算从学术话题转变为国家安全的紧迫议题。
而量子计算的国家安全意义核心在于其对现有加密体系的威胁。IonQ全球产业关系高级副总裁Marco Pistoia警告，未来“对一个国家的攻击很可能是量子攻击，破解政府、银行或医疗机构的敏感通信”。这促使各国政府加速布局后量子密码学，并将量子技术视为关键基础设施。
同时，地缘政治因素正在为量子投资注入紧迫性。根据麦肯锡报告，中国已宣布在量子技术领域投入超153亿美元的政府资金，远超美国政府32亿美元的投资规模。美国银行研究所周四发布的报告指出，人工智能与量子计算的结合可能开启新的技术进步层级，AI加速量子发展，而量子为AI提供必要的计算能力。
技术突破临近引发投资热潮
量子计算的商业化前景正在加速显现。Rigetti Computing首席执行官Subodh Kulkarni表示，业内普遍认为距离“量子优势”这一关键拐点还有三至五年，部分公司的预期更为激进。
Kulkarni将量子优势定义为四个标准：至少1000个量子比特、至少99.9%的双量子比特门保真度、最多15纳秒的门速度以及某种形式的纠错能力。本周早些时候，IonQ宣布成为“首家也是唯一一家”实现99.99%双量子比特门保真度的量子计算公司。
伊利诺伊大学香槟分校物理学教授Elizabeth Goldschmidt指出，传统计算机以0或1的二进制位存储信息，而量子计算机使用量子比特，利用亚原子物理规则同时处理多种状态的信息，这使其能够解决传统计算机无法处理的大规模优化问题。
尽管Rigetti、D-Wave和Quantum Computing等公司股价在过去一年涨幅高达3100%，但这些公司仍未实现盈利，因为技术尚未达到商业化所需的规模和可行性。Informed Momentum Company首席投资官Travis Prentice表示：
“技术进步相当迅速，股价表现大幅跑赢市场，但商业化收入何时到来仍不明朗。”
Kulkarni预计，在实现量子优势后的八至十年内，将出现第二个拐点——容错量子计算的出现，届时量子计算机将能够以远超传统计算机的方式处理任何应用。
加密破解能力成双刃剑
量子计算最令政府既兴奋又担忧的能力是其加密破解潜力。Kulkarni指出，传统计算机破解简单的128位加密需要一千年，因为涉及多个可同时变化的变量。但量子计算机的设计使其在解决近乎不可能的加密问题上具有优势。
目前大多数信息使用128位加密，但Kulkarni认为量子计算机甚至能破解军方等高级组织使用的最安全版本AES-256加密。这种加密依赖同一密钥进行加密和解密，其安全性建立在传统计算机难以破解密钥的基础上。
“当政府被黑客攻击时，加密和解密密钥保护着被盗数据，”Kulkarni说。“担忧在于，一旦量子计算机能够相对轻松地破解加密密钥，这些数据将完全向任何人开放。这就是各国政府感兴趣和担忧的原因。”
IonQ行业关系高级副总裁Marco Pistoia表示，未来“对一个国家的攻击很可能是量子攻击，解密政府、银行或医疗机构的敏感通信”。这一威胁促使拜登政府签署了《量子计算网络安全准备法案》，要求联邦机构将脆弱系统迁移至抗量子加密技术。
政府与企业加速布局
量子技术并非美国政府的新关注点。
2018年，特朗普在首个任期内签署了《国家量子倡议法案》，授权在五年内为量子研发提供12亿美元资金。拜登政府的2022年《芯片与科学法案》将量子技术列为关键基础设施领域，并提供额外资金支持。
美国科技巨头也深度参与量子领域。周三，Alphabet Inc．旗下谷歌量子AI团队宣布，其Willow量子芯片在可重复实验中运行算法的速度比传统计算机快13000倍。英伟达公司一直在开发允许传统计算机执行量子控制功能的混合硬件，其企业风险投资部门战略性投资量子硬件公司。8月，IBM和AMD宣布合作探索量子计算与现有高性能计算的整合。
金融机构也在行动。本月早些时候，摩根大通宣布了一项1.5万亿美元的计划，用于融资和投资“对国家经济安全和韧性至关重要”的行业，量子计算是其中之一。
IonQ最近成立了专注于为美国政府和盟国机构提供量子服务的新业务部门。美国银行研究所周四发布的报告指出，人工智能与量子计算的结合可能释放新的技术进步水平，AI加速量子发展，而量子为AI提供必要的计算能力。
Kulkarni强调，量子计算不会取代传统计算机，而是与之共存。“我们将世界视为一个混合系统，”他说。就像CPU和GPU目前在数据中心协同工作为AI提供动力一样，未来量子处理单元将与芯片并列用于量子计算，处理数千个同时相互作用的变量——这正是CPU和GPU今天极难编程的领域。
中美两国已成为量子计算领域的领导者，这场竞争与半导体和能源行业的较量如出一辙。据麦肯锡报告，中国已宣布为量子技术提供超过153亿美元的政府资金，远超美国政府的32亿美元投资。中国在政府资金投入上领先，美国在私营部门发展和量子专利总数上保持优势。
曾在摩根大通担任全球量子计算负责人、此前在IBM从事量子研究的Pistoia认为，量子计算将对人类生活产生“革命性影响”。“没有国家愿意在量子计算竞赛中落后，“他说。
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