前言：要说这个周末最热的单词，非「量子计算」莫属，那么量子计算究竟是什么，趁着周末，和大家来聊一聊。

本篇目录
1.事件背景
2.认识量子计算
3.各种算法算力的比拼
4.量子计算的现状
5.量子计算会影响哪些行业
6.量子计算和量子通信
7.投资策略和相关上市公司
PS：重点内容加粗显示，方便加快阅读

一，事件背景
日前，深圳的一家量子计算领域初创公司“量旋科技” 宣布，其首次实现了国产量子计算机出口海外发达国家，迈出了量子计算机产业化的重要一步。

我国的量子计算领域今年有不少初创公司获得投资，如玻色量子、本源量子、图灵量子、国仪量子等，背后入局的机构除了高瓴、同创伟业、君联资本这种一线投资机构之外，还不乏“国家队”的身影。就在近期，量旋科技也宣布完成了数千万人民币A轮融资，由深圳高新投领投，前几轮老股东跟投。此轮融资将主要用于超导芯片量子计算机的研发与生产。

量子计算，继去年成为高层学习目标之后，再一次成为市场的焦点。

二，认识量子计算
量子计算机是基于量子力学原理构建的计算机。量子态叠加原理使得量子计算机每个量子比特（qubit）能够同时表示二进制中的 0 和 1，从而相较经典计算机算力发生爆发式增长，形成“量子优越性”。

在解决实际问题的过程中，CPU 采用“串行”计算，即将一个问题的若干部分按照顺序依次进行运算；GPU 采用“并行”计算，即将一个问题拆成若干个小问题后，同时对每个小问题的一部分进行运算；QPU 则利用量子叠加性快速遍历问题的各种可能性并找到正确答案。形象地说，CPU 算力随比特数 n 的增长呈线性 n增长，GPU 算力随比特数 n 的增长呈平方次 n×n 增长，QPU 算力随比特数 n 的增长呈幂指数 2n增长。

对于我们普通投资者来说，重要的是记住量子计算的优势所在，实际最直观的就是计算速度更快，计算能力强更强，那么为什么量子计算突然又火了呢？实际就是因为量子计算的算力极强，而元宇宙下，未来全球最缺的就是算力，之前在「通信+」系列中提到的云计算、IDC包括DPU，本质都是加强算力的获取。

科学家预测，经典计算机未来仍将承担收发邮件、视频音乐、网络游戏等功能，而量子计算机则将用于解决大型分子模拟、寻找大数质因数等经典计算机无法模拟的领域，并在 AI 计算领域对传统算力进行提升。

三，各种算法的比拼
无论是大家熟悉的CPU，包括如今火热的矿机专用GPU，还是我上次分享的DPU，包括今天说的量子计算（QPU），本质上就是各种提高算力的方式，所以有必要对这些算力进行个比较。

从 CPU 时代到 GPU 时代再到未来的 QPU 时代，芯片和算法有如下的关系：

1）CPU 可以执行所有的算法，尤其是擅长串行运算（比如判断较多的算法），但在执行计算密集型算法效率不高。

2）GPU理论上也能执行所有的算法，但实际在并行运算（比如矩阵运算，每个单元的计算都不依赖于其他单元的计算结果）方面GPU 的计算效率则要高于 CPU，所以多进行并行计算。

3）目前的 QPU 需要依赖经典芯片（CPU 或者专门设计的量子比特控制芯片）对其进行操作，目前来看只能执行经过巧妙设计后的量子算法（比如用于分解质因数的 Shor 量子算法、用于无序数据库搜索的 Grover 量子算法）。

目前科学界认为，量子计算有望在模拟量子现象、破解加密密码和人工智能、大数据等领域内较早落地。

四，量子计算的现状
1.美国是量子计算布局里较早也是较积极的玩家之一。
2019 年，美国政府发布未来工业发展计划，将量子信息等四大关键技术视为未来科技和产业发展的“基础设施”，认为发展量子信息科学能够保持美国在全球产业变革中的主导地位，政策上持续加码，让美国在全球量子计算研发上占据主导地位。此外，德国、英国、日本等国也相继出台了量子计算领域的发展规划。

2.我国将量子计算纳入「十四五规划」，已经开始反超美国。
我国科研团队在量子信息部分领域走在了世界的前沿，高层在量子信息领域给予了极大的关注度，让量子信息频频出现在众多政策规划之中。2020 年 10 月 29 日通过的「十四五规划」中，将量子信息定位为科技创新 7 个重要的发展领域之一。

2020年12月4日，中科大潘建伟、陆朝阳团队在《科学》上在线发表了论文，宣布成功构建 76 个光子的量子计算原型计算机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需 200 秒，而目前世界最快的超级计算机需要用 6亿年。 从中国在量子信息领域的发展情况来看，我们在量子通信领域处于全球领先的地位，在量子计算领域前期落后于美国。但是此次「九章」 的问世意味着我国已经在量子计算领域成为了除美国以外，第二个实现量子霸权的国家，同时实现了在量子计算领域对美国的反超。

3.量子计算有望在 10-15 年内实现商用
大多数专家都认为，未来 10-15 年内量子计算机有望实现商业应用。中短期内，量子计算机在达到商业应用程度后，小型化问题依然难以解决，通过云计算提供服务是其可能的形态。而且量子计算机与现有网络系统相适应，用户通过量子云服务远程调度量子计算机算力。目前，谷歌、IBM、微软、亚马逊、阿里巴巴等全球科技巨头均已推出量子云服务平台。

五，量子计算对哪些行业有影响
1.生物医药、化工行业、新材料行业
生物医药、化工行业、光伏材料行业开发环节存在对大量分子进行模拟计算，经典计算压力已经显现，以现有人类的计算能力模拟量子化的原子消耗的时间成本较大，而量子计算机能够以量子比特直接模拟量子化的原子，具有高效性。

2.安全密码领域
非对称加密算法在目前互联网技术中具有重要地位。Shor 算法已从理论上证明可以加速大数质因数的分解，虽然目前受限于硬件性能 Shor 算法能够做质因数分解的位数仍十分有限，但长期仍是值得注意的技术问题甚至是社会话题。

3.人工智能领域
由于量子计算强劲的性能，所以其在人工智能领域内的应用还是很广泛的，比如处理大量的数据、更好的机器学习模型、更加准确的算法和使用更加复杂的数据集。

六，量子通信和量子计算
国内目前量子领域上市的公司只有一家国盾量子，但并不意味着就没有炒作空间，因为我国在量子通信领域的发展也是惊人的，二切已经实现了商业化，那么量子通信和量子计算之间有没有联系呢？

答案是有的。 量子计算与量子通信在基础理论、技术路线和核心硬件方面，有很多互通之处。这些互通之处意味着，一旦量子通信在相关方面取得了重大突破，量子计算相应的研究也能加快进程，促使整个量子计算产业尽早实现爆发。基于激光技术的光量子系统，是量子通信的核心技术方案。而基于激光技术的光子量子计算机，是量子计算的一种备选方案。

当然， 同量子计算相比，量子通信技术复杂程度相对较低， 对与量子通信，任何通信任务都可以简单的分解成为单光子的操作，因此核心元件带来的难度不会很大。 而量子计算的关键是对多个量子同时操作，因此量子芯片作为核心元件成为最主要的难点与挑战。

七，投资策略及相关上市公司
1.投资策略
在未来相当长的一段时间内，量子计算机不会替代经典计算机，而是成为经典计算机的补充。因而在发展量子计算的同时，各国仍然在努力加快 E 级超算的研发和加大对超算应用的探索，来夺取「算力」的制高点。所以量子通信的价值就在于本文开篇时候说的「算力」，占领先发优势是核心。

2.相关上市公司
一直以来，我整理分享的资料，尤其是一些历史资料，大家都觉得找起来不方便，所以我干脆把每天整理的内容，尤其是涉及股票的部分，做个合集，方便大家取用。

以上是我自己研究的方向和思路，也就是和大家一起分享下。

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