談冷門股 IonQ 的未來投資潛力

IONQ,DMYI 跟 Ionq 合併，量子計算第一股$IonQ(IONQ.US) 上市了，谷歌、騰訊、阿里、IBM 都是基於超導的量子比特 Qubit，這個路線優點是可以集成，比較容易規模化增加 Qubit 的數量，缺點是 Qubit 不穩定，coherent time 比較短，IonQ 這種離子胼 trapped ion 的 Qubit 很穩定，coherent time 很長，但是很難大規模集成，選這個路線的公司比較少，還有一個 HoneyWell 路線，微軟選的是馬約拉納費米子的拓撲超導，2018 年在自然雜誌上發表了論文，今年撤稿了，還是不行。

量子計算距離實際應用很遠，雖然谷歌、IBM 實現了幾十個、上百個 Qubit 的量子糾纏，宣稱了量子霸權，但是真正的邏輯 Qubit 需要非常多的冗余 Qubit 來實現糾錯，一個邏輯 Qubit 可能在底層需要幾百上千個物理 Qubit 來支持，現在沒有一個大規模的應用，破解比特幣倒可以掙錢，哈哈，量子計算跟量子通信底層都依賴量子糾纏，區別就是量子通信不會提高通信速度，只是利用量子的不可破解，可以對通信進行加密，而量子計算是可以提高計算速度的。

量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式，量子計算跟傳統的計算機理論上沒有區別，都是圖靈機，區別就是量子疊加態的存在性的存在，量子信息單元的狀態可以處於多種可能性的疊加狀態，量子信息處理從效率上相比於經典信息處理會快很多，普通計算機中的 2 位寄存器在某一時間令能存儲 4 個二進制數 00、01、10、11 中的一個，而量子計算機中的 2 位量子位 Qubit 寄存器可以同進存儲四種狀態的疊加狀態，隨著量子比特數目的增加，對於 N 個量子比特而言，量子信息可以處於 2 種可能狀態的疊加，如果計算機有 500 個量子比特，那麼每一步就是 2 的 500 次方，這早一個可怕的數字，比地球上已知的原子數還要多，這樣才能讓計算機真正的做到並行處理，現在的並行處理實際上一次只能處理一件事情。

量子計算最早是 80 年代提出來的，到 90 年代利用量子計算可以在很短的時間內將一個很大的整數分解成質因子的乘積，這樣就解決了理論問題，然後就是怎麼做一台量子計算機，有光子的偏振 Photon Polarization、腔量子電動力學 Cavity Quantum Electrodynamics、離子阱 ion  Trap 以及核磁共振 Nuclear Magnetic Reso Nance 等，到 2017 年，考慮到系統的可擴展性和操控精度等因素，離子阱與超導系統走在了其他物理系統的前面。

構建實用的光學計算機需要材料科學、光子學、電子學的合作，光子處理器具有較高的單位面積計算能力和潛在的的可伸縮性，但是全光學計算規模（光學人工神經元的數量）仍然很少，由於存在固有的吸引光的計算元件，且電信號和光信號經常需要轉換，能量效率也同樣會受到限制，量子計算的產業化也碸 著工程和材料上的難題 ，目前量子計算方面主流的技術路徑有超導、半導、離子阱、光學以及量子拓撲這五個方向，而要實現通用量子計算機有三個前提，百萬量子比特的操作能力、低環境要求、高集成度，目前業界的看法是光量子計算機是會成為大規模通用量子計算機，因為量子計算的實現，不能脫離現有大規模的半導體蘙 ，沒用成熟的 CMOS 半導體制程，光量子芯片可以實現大規模的生產和制備，憑借全新的架構和大算力特點，光量子芯片未來會取代現在的硅基芯片，量子計算機是下一代計算機，大規模量子計算機存在的問題是，如何長時間地保持足夠多的量子比特的量子相干性，同時又能夠在這個時間段之內做出足夠多的具有超高精密度的量子邏輯操作，世界第一台商用量子計算機是加拿大的 D-Wave 公司在 2011 年推出來的，採用的是 128-Qubit 的處理器，理論速度超過世界任何超級計算機，但是應用很少，只能解決一些特殊問題，通用任務方面不是現在硅計算機的對手，還要重新編程，為了降低 Qubit 的能級，超導需要在絕對零度附近工作，2017 年該公司的第二代量子計算機有 2000 個 Qubit，可以用於求解最優化、網絡安全、機器學習和採用等問題，這台機器勝過當前高度專業化的算法 1000 倍到 10000 萬。

D-Wave 可能跟 SPAC 公司 XPOA 合併上市，成立 1999 年，是世界首家提供實時的全堆棧量子系統的公司，也是世界上唯一同時基於退火和門的量子計算機公司，主要提供硬件工程、後處理軟和芯片製造，其產品在物流、人工智能、金融建模和網絡安全等領域都有應用，收入為 1100 萬美元，預計到 2026 年達到 5.51 億美元，但是谷歌認為 D-wave 還是落後於 IonQ、Quantinuum、Atom Computing 和 IBM 等擁有龐大超導量子計算機網絡的公司。還有一家全棧量子計算機初創公司 Rigetti。

Ionq 擁有業務首個 4*16 可重構多核量子架構 RMQ，跟現代合作做電池，通過電子計算超常的精確模擬和微觀掌控電池內部的化學反應，改進電池設備的充電和放電循環，以及它們的耐藥用性、容量和安全性，量子驅動的化學模擬有望顯著提升鋰電池的質量，IonQ 的計算機還演示過大分子端到端管理的模擬，例如在肥料生產中存在的那些，也被用於模擬水分子。

量子計算數據方面：

1.2030 年一台量子計算機算力可能是目前全世界算力之和，可以應用到未來的元宇宙，量子計算真正的爆發還需要十年時間，

2.2023 年將有 20% 的企業或機構會為量子計算制定預算計劃，當年這一比例為 1%，全球是子計算的市場規模現在是 4.72 億美元，到 2016 年達到 173.65 億美元，2030 年達到 500 億美元。

3.量子計算行業投資排名，1.PsiQuanturn，7.29 億美元，2.D-Wave，1.99 億美元，3.Rigetti，1.98 億美元，4.Xanadu，1.31 億美元，5.Cambridge Quantum Computing，0.95 億美元， 6.IonQ，0.84 億美元，7.IQM，0.76 億美元，8.Cold Quanta，0.69 億美元，Silicon Quantum Computing，0.66 億美元，10，Zapata，0.64 億美元。

4.排名第一的 PsiQuantum 和晶圓廠 Global Foundries 合作推出 Q1 量子系統，雙方正在生產量子計算機部件和芯片，是世界第一台商業可行性的量子計算機。

5.國內有圖靈量子團隊、本源量子、阿里達摩院量子實驗室等，國外除了初創企業還有谷歌、IBM、英特爾、微軟、霍尼韋爾這些巨頭投資量子計算這個領域。

6.Open AI 發佈的分析數據顯示，從 2012 年以來，AI 訓練對算力的需求每 3.43 個月翻一番，快於摩爾定律，在運算速度跟功耗方面，光和量子具有天然的物理優勢，光子是當前速度最快的粒子，比電子更快、更低功耗以及低延時的特點 ，不易受到溫度、電磁場和噪聲變化的影響，

7.量子計算相當於電腦在 1940 年的水平，當時剛剛做出了真空管、晶體管階段，2021 年新興技術關鍵技術包括非同質化通證 NFT、量子機器學習、同態加密和可組合應用程序和網絡，其中量子機器學習目前仍處於剛起步階段。

8.目前量子計算方面主流的技術路徑有超導、半導、離子阱、光學以及量子拓撲這五個方向，而要實現通用量子計算機有三個前提，百萬量子比特的操作能力、低環境要求、高集成度。

9.全球算力規模排名，1.美國 36%，2.中國 31%，3.歐洲 11%.4.日本 6%，其中基礎算力美國 43%，中國 26%，智能算力美國 52%，中國 19%，超級計算綜合性能美國 31%，日本 23%，中國 20%，

總而言之，量子計算的主要問題應用端沒有真正的應用場景，跟 5G 一樣沒有應用場景，生產端要達到百萬量子比特的操作能力、低溫環境、高集成度，現在的量子計算於電腦剛剛誕生時候的初創期，10 年以後爆發，現在是全球各國在佈局的時候，誰也不敢落後。