BBC走進Google量子電腦的冰封虎穴，中國「祖沖之3.0」的勁敵？

音頻加註文字，BBC新聞採訪團隊走進Google量子電腦的秘密實驗室。

• • Author, 費薩爾·伊斯蘭（Faisal Islam）
  • Role, BBC經濟事務編輯
• 9 小時前

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米處的，就是Willow。老實說，它跟我原來的想像完全不像。

它沒有屏幕、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量子人工智能（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。

圖像加註文字，BBC經濟事務編輯伊斯蘭（右）在加州聖塔芭芭拉Google設施內觀摩其量子電腦試驗。

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。

圖像加註文字，Google Willow量子電腦——一個油桶大小數以百計黑色的操控纜線將幾個圓盤跟底部的銅鼓連接，且被懸吊在離地面1米處。

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。」

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、英偉達）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

圖像來源，CCTV

圖像加註文字，安徽合肥中國科學技術大學潘建偉團隊已在測試祖沖之3號量子電腦。

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。

音頻加註文字，NVIDIA執行長黃仁勳：英國將成為「人工智慧超級大國」。

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。