“先進半導體是傳奇的過去，AI是蓬勃的當下，量子計算是不可避免的未來。”
三個月前，Google 宣佈了基於Willow晶片的新一代量子電腦僅需不到5分鐘就完成了一項傳統電腦需要“10的25次方”年才能算完的標準數學運算，並且克服了高錯誤率的難題。這一突破被業界稱為量子計算的“Transformer時刻”。
而就在2月20日，微軟在美國當地時間週三推出了量子計算晶片Majorana 1，成為了全球首款拓補架構的量子晶片，這意味著更可靠和可擴展的量子比特成為了可能，而先前量子比特面臨的脆弱性和敏感性也是量子計算發展緩慢的原因之一。
實際應用的量子電腦理我們還有多遠？行業內對真正實現“有用的量子計算”的時間存在不同的預測。英偉達CEO黃仁勳預測，量子計算的大規模商業應用至少需要二十年，而微軟則認為，這只需要幾年時間，更為樂觀的則如Google，定下了五年內推出可用的量子計算服務目標。
本期矽谷101，主理人泓君邀請到Roger Luo，Anyon Technologies 創始人兼CEO，加州理工博士與伯克利大學的博士後，和Jared Ren（任恒江），Anyon Technologies 創始人兼CTO，加州理工博士與博士後深一起討論黃仁勳關於量子計算的時間預測，Google Willow晶片的重要性，矽谷公司在量子計算領域的佈局和技術路徑，以及它將如何影響加密貨幣、銀行體系，以及整個密碼學領域。
以下是訪談精選：
明貶暗捧的英偉達：表面保守預測，暗地快速佈局
泓君：量子計算現在到底能不能實現，比如說我們說的訓練人工智慧，這個能力發展到哪個階段了？這個問題是由英偉達的創始人黃仁勳在今年的CES上提出來的。我記得他說，如果說十五年內能實現"非常有用"的量子計算，他覺得這個是一個非常偏早的預測；如果說是三十年時間，又可能偏穩，所以他覺得一個合理的區間是在二十年。但是他這個話一說，有一批量子計算股票的股價就紛紛下跌。所以也是想聽一下兩位，你們怎麼去看黃仁勳說的量子計算的實現時間。
Roger: 首先黃仁勳在NVIDIA的投資者會議上也被問到了，他正面回答了這個問題， 已經把這個時間說到了遠不止二十年了。
因為一旦在這種會議上開始回答這個問題，就意味著投資者會考慮是否要將量子計算在未來十年對公司股價的影響計入定價(price in)。眾所周知，華爾街計算股價時會將未來十年的預期增長(assumed growth)和壟斷地位(monopoly)計入定價。
所以這對他來說實際上存在利益衝突。如果他表現出量子計算在未來十年可能會對 GPU 產生影響，那麼第二天英偉達的股價就會下跌。相比讓英偉達股價要跌來說的話，那量子計算的股價跌對他來說是一個非常合理的決定，畢竟坐在哪個位置上回答哪樣的問題。
從另一個角度來看，我很尊敬黃仁勳，他確實是位很厲害的人物。但是不要只看他說什麼，要看他做什麼。英偉達在量子計算領域已經是一條大魚了，他們也是我們的合作夥伴。他們在各個方面都表現得非常主動，包括我們即將參加的超算會議，我們還要一起做demo。所以整體上來說，這個就代表一個邏輯。
從他“做”的角度來看，我們可以回顧一下歷史。CUDA 發佈於 2007 年，CUDA DNN 發佈於 2014 年，Transformer 發佈於 2016 年，GPT-3.5 則是在 2022 年。即使從 CUDA 算起，從英偉達開始佈局這個方向到技術完全落地，總共也不過十五年時間。
從邏輯上講，在 21 世紀的技術發展速度下，如果一項技術還需要十五年才能成熟，那我可能連它一半的發展歷程都沒聽說過。所以任何需要二十年才能實現的技術都不太現實，至少納斯達克市值前三的公司 CEO 不太可能正面回應這種長期技術，更不用說讓公司正式參與其中，這個有點違背邏輯。當然，還是那句話，他做什麼比他說什麼更重要，因為他“說”什麼要考慮二級市場的影響，他自己也有英偉達的股票的利益。
第三點，他用詞非常精准，說的是“very useful quantum computer”，在這個語境下，這可以理解為“Large-scale fault-tolerant quantum computer(大規模容錯量子電腦)”，也就是量子計算的最終形態。這有點類似於 AI 領域中我們討論的 AGI (通用人工智慧)，是一個非常長遠的目標。如果它能夠實現，基本上就會重新定義人類文明的下一個階段，因為我們將能夠開發出無數新材料，以及可能出現遠超人類能力的人工智慧系統。
所以他這個“very useful”的意思就是量子計算徹底站在了當下GPU所處的核心位置，這個的確我個人不認為在十五年之內有比較大的概率能出現。我覺得工業界共識來說，就是Large-scale fault-tolerant quantum computer(大規模容錯量子電腦)這種處在壟斷階段的量子計算，可能也要十五年的時間。我覺得他的說法本質上沒有偏離他們自己公司內部調研和工業界的公式。他只是把它講成了一個可能投資者聽起來會更加友好的說法。
泓君：是不是可以這樣理解：如果量子計算真的實現了，它可能不需要那麼多 GPU 就能完成運算，所以對 GPU 和晶片的需求會減少？我想知道這對 NVIDIA 股價的衝擊，以及大家是怎麼思考這個邏輯的。
Roger：對，NVIDIA 現在將自己定位為“a supercomputer infrastructure company”(超級電腦基礎設施公司)。他們認為未來的超級計算(supercomputing)將涵蓋 AI、天氣預報，以及化學類比等高複雜度的計算問題。從他們的角度來看，這將是未來的核心業務。但有趣的是，量子計算（Quantum Computing）也是這麼說的。
來源：AZoQuantum
但實際上，量子計算在一定程度上確實會侵蝕，或者說參與英偉達在複雜運算領域的市場份額。比如在進行極其複雜的蛋白質反應模擬時，不是像 AlphaFold 那樣的預測，而是用第一性原理進行模擬，精准地發現新藥。對於這類任務，英偉達去算顯然是不現實的。
泓君：對公司來說，成本太高了。
Roger：如果有個中心願意買100萬個NVIDIA未來的GPU晶片去算這個問題，對他們來說股價肯定是好的。但這個時候如果量子計算給到一個預期，說不需要100萬個GPU，差不多1萬個GPU就能實現這些目標。這個相當於它的市場就得不到了，就是說你的量子計算任務基本上不需要跟GPU分擔工作量，就能完整的去處理這些複雜的問題。
所以我覺得黃仁勳把量子計算放到十五年二十年這個時間段，相當於是告訴華爾街不要將未來的不確定性計入當前定價。從 NVIDIA 的角度來看，未來十年計算需求會持續上升，公司的股價應該是水漲船高，這個邏輯是合理的。
在未來十年，量子計算本身也需要 GPU 來做混合量子計算，這也是為什麼我們要跟英偉合作。所以，未來十到十五年其實是一個共同存在、共同增長的階段，並不存在誰取代誰的問題。嚴格來說，這是一個增量市場的擴展，而不是存量市場裡相互爭奪份額的競爭。
來源：moneycheck
後量子時代的密碼學：銀行與科技巨頭佈局新一代加密技術
泓君：今年VC投量子計算，你們有感受到這個市場有在變熱，錢在大批的往裡面湧嗎？
Roger：我覺得現在來說，因為降息也是一個相對近期的時間，並沒有明顯感覺到傳統VC的投資變多。
泓君：那什麼樣的投資變多？
Roger：戰略VC和國家主權VC。比如說John Martinis，就以前Google的量子計算的負責人，他的新公司叫Qolab。他這個公司就在去年拿到了1600萬美元，從日本的發展銀行還有一些別的機構拿的錢。
來源：Qolab
現在處在敏感階段的三個行業，先進半導體、AI量子。我們可以總結說，先進半導體是一個非常傳奇的過去，然後AI是個非常蓬勃的當下，量子計算是不可避免的未來。在一個加息週期裡，政府會對這個不可避免的未來更感興趣。但隨著減息週期的開始，我覺得VC對於整個行業會更加關注，特別是Willow的出現，就看下一個加息週期持續到什麼時候了。
泓君：你剛剛提到的這家公司就是日本發展銀行有投到他們，我理解是不是量子計算如果實現了，它對整個全球的密碼系統會要求有一個整體的密碼系統的升級，需要在安全層面上有一些佈局？
Roger：這個已經開始了，兩年前拜登的有個行政命令要求所有聯邦機構將自己的加密數改成所謂的抗量子加密。國家標準制定局大概在去年的時候定下了三個標準，進行抗量子加密，所以實際上兩三年前就開始了。
去年2月份的時候，新加坡金管局建議所有新加坡的金融機構採用抗量子加密和QKD（量子金鑰分發），讓應用資料不被洩露出去。這個邏輯其實也是涉及到剛才大家說時間線的問題。為什麼從兩年前金管局，也就就是新加坡央行，都在做這個事情呢？滙豐其實已經在英國做過抗量子加密和安全通訊的試點網路了。很多銀行也在做，像摩根大通, Chase，他們也算是這個領域裡面非常大條魚，他們有活躍的抗量子加密和量子通訊的基礎設施和專案發展，都是公開的資訊。
來源：The Hill
泓君：所以抗量子演算法的密碼學也是在蓬勃發展。
Roger：其實這些東西很有趣的。之前說政府在主導，這個可以理解。從去年開始是金融界在這方面的進步非常大的，基本上你聽過的銀行都有這方面的獨立項目和共同項目，甚至央行。所以回到剛才的問題，我覺得很多人就是不要看他說什麼，要看他做什麼。如果可以破解加密數的量子電腦還有十到十五年出來。為什麼現在大家這麼急著去改變自己的基礎設施。
泓君：所以你覺得量子計算什麼時候可以破解銀行的密碼呢？因為就是在Google Willow晶片發佈的那一天，我觀察了一下比特幣的價格是大跌的。其實市場上已經很廣泛且很長時間就流行一種說法，量子計算是非常容易去破解比特幣的演算法的。
因為比特幣的演算法其實分成兩部分，一部分是它挖礦的機制的演算法，還有一部分就是它的橢圓曲線簽名。在這兩部分的演算法裡面，據說橢圓曲線的簽名它是最容易被破解的，甚至它比破解傳統銀行系統的密碼還要更容易。你們理解是這個樣子嗎？
Jared：對，比特幣確實是分兩種加密系統。這裡就要提到一種剛才已經聊到的演算法，Shor演算法。
它是一種專門針對大數分解和離散對數問題的一種量子演算法，可以在以多項式時間內破解這個橢圓曲線簽名。這種針對的不僅僅是比特幣系統，而是針對所有的公開金鑰是公開的加密系統，都會相對輕易地被這個Shor演算法所攻破。
這與銀行系統不同，銀行系統它是沒有公開的金鑰的，銀行系統的金鑰它本身也是機密資訊，不會暴露在外。但是比特幣用戶的錢包的公開金鑰是公開的，在鏈上可查的。任何人都可以通過區塊鏈網路去訪問這些公開金鑰。
所以說沒有量子電腦的時代，你拿到公開金鑰是絕對不可能算出，也不能說絕對不可能，是一個非常大的成本，可能幾萬年才能算得出私密金鑰。但是有了量子電腦和Shor演算法的情況下，在量子電腦有足夠能力的情況下，拿到公開金鑰之後算出私密金鑰是一個非常可行的過程。
泓君：多少量子比特才能破解？有人說需要4000個，但是其實我們現在離4000個量子比特還是有很遠的距離的。
Roger：這一點我先更正一下，不管是4000個、3000個比特數量，Shor演算法要求的是你的量子比特是沒有錯誤的，就是完全容錯量子電腦。你要有一個4000個量子比特，所謂大規模容錯量子電腦去跑。所以這個就是黃仁勳那個“very useful quantum computer”。
按照他的預測是在大概在十五年之後，你看大家的動作來說顯然不是了，畢竟當這個東西已經開始威脅到自己的錢包的時候，大家的敏感度就變高了。所以我覺得能破解到加密數的這個量子電腦，就是所謂的大規模容錯量子電腦的出現，可能還是要十年之後。而很多機構和公司，特別是銀行，還有比特幣，現在已經自己配置了這套加密數了。原因在於，萬一呢？
因為這個不是說一個絕對的，這是一個估計，對吧？就好像GPT Moment，說實話在2022年初的時候，2021年的時候，大家不知道這個進展，當時的普遍認為就是像GPT這種能通過圖靈測試的AI還要8到10年的時間，實際上也就幾個月的時間。
所以說實際上經過這趟之後，很多人意識到技術突破，有點像技術爆炸，你無法預測它什麼時候發現，我只能說我合理推測的10年左右會出來。但是如果五年之後出來，甚至是明年出來，我不會極端的驚訝。沒有物理規律說不可能，這個本質上是工程學問題。
