量子计算这几年最不缺的是比特数,最缺的是有人能说了算。
9 月 17 日,美国能源部启动了 Quantum Genesis Q 竞赛,申请编号 DE-FOA-0003657,总盘子最高 2.15 亿美元,目标是 2028 年之前交付能跑有意义科学计算的容错量子计算机。同一周,微软在马里兰大学 Discovery District 开了 15000 平方英尺的量子研究中心,把基于 Majorana 2 芯片的拓扑量子系统交给 DARPA 现场测试。
两件事指向同一处:这个领域正在把「谁说了算」这件事制度化。
💵 钱怎么分
竞赛分两阶段。第一阶段每支入选团队最高可拿 150 万美元,奖励早期研发里程碑,具体里程碑尚未公布。第二阶段是大头:1 亿美元的基本奖金池,由成功演示至少 100 个逻辑比特并满足相关要求的团队分享;另有两笔各 5000 万美元的奖金池,分别奖励达到 150 个和 200 个逻辑比特的系统。
能源部预计支持 3 到 10 支团队。申请截止日期是 10 月 19 日,遴选希望在今年 12 月完成。
为保证没人偷工减料,能源部另拨 4500 万美元,给国家实验室建测试台,用来逐层验证一台量子系统的硬件与算法。正式征集文件写明,只能检测或缓解错误、不能真正纠错的机器不在支持范围内;最终交付的系统要演示一整套科学计算流程,可以与经典计算机协同完成,这一阶段不要求任务规模已经超出经典计算机能力。
📏 两份文件,同一个词,两个门槛
口径差异出现在 9 月 25 日的能源部科学办公室咨询委员会(SCAC)路线图上。路线图对 2028 年给出的区间是 50 到 100 个以上逻辑比特、10 的 4 次方到 10 的 5 次方个硬操作。
竞赛的样本协议则要求至少 100 个逻辑比特,评估电路由能源部验证与确认团队统一指定、跨获奖者标准化,规模设定成在今天参考架构上编译后约为 10 的 4 次方到 10 的 5 次方个硬操作。
操作量区间一致,逻辑比特的地板差了一倍。更值得记的是路线图没有给逻辑错误率目标,10 的负 7 次方到负 9 次方这个区间只出现在附录的利益相关方访谈里,属于受访者建议的准备度判据。同一份附录还写明,利益相关方对时间节奏「分歧显著」:有人认为 2028 年能有科学上有用的容错系统,有人认为大规模容错还要久得多。
| 口径 | SCAC 路线图(9/25) | Genesis Q 样本协议 |
|---|---|---|
| 逻辑比特 | 50 至 100+ | 至少 100 |
| 硬操作 | 10⁴ 至 10⁵ | 10⁴ 至 10⁵ |
| 逻辑错误率 | 未设目标 | 未公开 |
| 时间锚点 | 2028 年区间 | 第八个季度,预计 2028 年 9 月 |
| 性质 | 规划参考区间 | 与付款挂钩的验收条款 |
把「区间」和「付款条款」放在一起看,差别是程序性的:路线图给的是规划语言,竞赛把相近的数字钉在了标准化电路、验证团队和付款决定上。【判断】
🧊 另一条线:把最受质疑的芯片交出去
微软那条线的看点在于它被质疑过什么。Majorana 2 是微软第二代拓扑量子芯片,材料栈把铝换成铅,微软称这提升了性能与稳定性。此前微软的拓扑量子性能主张一直有物理学家持保留态度,外部研究者过去只能通过云端远程访问测试。
新中心给了 DARPA 现场访问权。评估落在 DARPA 的 Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing 项目下,属于更大的 Quantum Benchmarking Initiative,后者的目标是判定各条技术路线能否在 2033 年做出商业上有用的机器。参与评估的还有空军研究实验室、约翰霍普金斯大学应用物理实验室,以及洛斯阿拉莫斯、橡树岭、劳伦斯伯克利和劳伦斯利弗莫尔四个国家实验室。微软称自己是首批进入该项目最后一阶段的公司之一。
中心另外辟出一块硬件创客空间,最初参与的公司有 AMD、Bluefors、Intel、IQM、Fermilab、Riverlane 和 Quantum Motion。与 Atom Computing 合作的 Magne 机器计划 50 个逻辑比特,由丹麦 QuNorth 运营,微软称 2027 年初投入运行。
⚠️ 三处需要提醒
第一处是钱。2.15 亿美元听起来不小,本财年预算里真正落实的只有 250 万美元,其余取决于国会后续拨款。
第二处是技术距离。多数估计认为,要得到 100 个稳定逻辑比特,物理比特数量得再跳几个数量级,2028 年落在各家路线图最激进的一端。IBM 目前计划在 2029 年推出 Starling,通过模块互联实现 200 个逻辑比特,支持执行含 1 亿次量子门操作的电路。
第三处是信源等级。竞赛的金额与结构来自《科学》的报道与多家转述,路线图与样本协议的具体条款来自第三方分析文章,本文未能直接核对 DE-FOA-0003657 原文与 SCAC 报告原文,相关数字请以正式文件为准。【判断】
🧭 值得关注的原因
这笔钱买的不只是机器。它在买一套行业通用的验收口径:什么算一个逻辑比特、什么算一次硬操作、由谁出题、由谁判卷、判卷结果怎么换成付款。
容错量子计算长期缺的就是这一层。各家公布的逻辑比特数无法横向比较,因为编码方案、码距、解码器性能和验证方式都不一样。4500 万美元的测试台如果真能建成,等于给这个行业装了一把公共的尺子。【推论】
竞赛可能不会有人按时冲线。即便如此,它把「能跑有意义的科学计算」从一个宣传语变成了一组可验收的条件,这件事本身就比奖金更难复制。
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