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分析丨量子计算加速取代GPU已是板上钉钉的事实?

2025-12-28 21:07:58 小编 大 中 小

  

分析丨量子计算加速取代GPU已是板上钉钉的事实?

  后GPU时代的语境中讨论,一个被不断放大的判断正在形成:GPU终将被量子计算取代。

  这个判断看似前瞻,甚至带有某种必然性,但它究竟是技术演进的冷静推论,还是又一轮被资本、叙事和想象力共同推高的未来幻觉?

  前英特尔CEO、现风投合伙人帕特·基辛格的激进预言,将量子计算、经典计算与AI计算并称为[运算领域的神圣三位一体]。

  其言论与行业普遍预期的15-20年普及周期、英伟达CEO黄仁勋提出的20年合理值形成尖锐对立。

  基辛格坚信量子计算将颠覆GPU的核心逻辑,根植于量子计算的底层原理优势。

  在基辛格看来,就像当年GPU凭借并行算力超越CPU主导AI领域一样,量子计算将以代际优势颠覆GPU的护城河。

  值得关注的是,基辛格离开英特尔后加入的风投机构Playground Global,已投资PsiQuantum、Rigetti等多家量子初创企业。

  而他此次高调发声,恰逢QuantWare发布万级量子比特架构、量子计算产业化加速的关键节点,其言论难免被解读为吸引资本关注量子赛道的策略。

  更有趣的是,基辛格的预言带有历史回响,2007年时任英特尔副总裁的他曾断言[显卡将在两三年内消失],力推x86多核架构的Larrabee项目,最终却因性能不敌英伟达GPU而失败。

  如今再抛[GPU终结论],既延续了他对颠覆性技术的执着,也暗含着对当年失利的某种回应。

  任何[取代论]的出现,都不是偶然的。它往往意味着原有技术路径开始显露边际压力,而新路径尚未成熟,但已经具备叙事张力。

  一方面,AI的[指数叙事]需要新的承载物。AI产业高度依赖一个隐含前提是算力可以持续指数级增长。

  当GPU的增长曲线开始变缓,产业叙事必须寻找下一个[指数来源]。量子计算,天然具备指数级状态空间、指数级并行性、指数级想象空间这种叙事属性。

  另一方面,GPU仍然强大,但它已不再是可以无限线性扩展的解法。随着AI模型参数从百亿级迈向万亿级,传统算力架构的瓶颈日益凸显,行业迫切需要新的算力增长点。

  量子计算的指数级潜力,恰好成为破解这一困局的希望所在,这也为基辛格的激进预言提供了现实土壤。

  2024年以来量子硬件领域捷报频传,IBM发布156量子比特Heron R2处理器,速度较初代提升50倍,支持5000个双量子比特门操作。

  谷歌推出105比特Willow芯片,5分钟即可完成经典超算需10²⁵年的基准计算。

  而近日QuantWare的VIO-40K架构更是实现跨越式突破,宣称支持1万量子比特,相当于当前主流商用量子处理器的近100倍。

  QuantWare的突破并非简单的数量叠加,其采用3D扩展+Chiplet模块化设计,将控制线从二维平面扩展至立体空间。

  解决了传统超导量子芯片的布线拥挤、信号干扰难题,支持4万条输入输出线路,在更小的封装体积内实现了算力的指数级提升。

  同时,该公司正在建设全球首座量子芯片专属晶圆厂Kilofab,计划2026年投产,产能将提升20倍,为大规模量产奠定基础。

  中国企业玻色量子、图灵量子聚焦光量子路线,国盾量子则深耕超导领域,形成多路线并行发展的格局。

  此外,量子计算与AI的结合展现出双向赋能的特点。量子计算有望加速运行AI应用,而AI技术也正被用于帮助开发、运行和改进量子计算机。

  AI可以帮助量子计算机实现更高效的纠错、校准、设备控制、任务调度和电路编译。

  Gate公司正试图在量子计算领域复制英伟达在AI领域的成功模式,通过开发涵盖硬件和软件的综合生态系统,成为量子计算进展的首选平台。

  量子比特的脆弱性是当前最大的技术痛点,量子比特极易受环境干扰,温度波动、电磁辐射甚至控制信号的微小误差,都可能导致其失去量子特性(退相干),错误率居高不下。

  实现实用化的容错量子计算,需要通过复杂的纠错机制,用多个物理量子比特编码一个稳定的逻辑量子比特。

  这意味着,QuantWare宣称的1万物理量子比特,实际能支撑的逻辑量子比特仅为个位数,实用价值有限。

  IBM计划在2033年前推出具有量子纠错能力的量子计算机,而中国科学院院士潘建伟预计,需要5-10年才能解决量子计算纠错问题,到2035年或2040年才能构建出容错通用量子计算机。

  在纠错技术取得重大突破前,量子计算难以独立承担复杂的AI训练任务,必须依赖GPU进行数据预处理、误差校正和结果解析,二者协同而非替代。

  量子物理学家詹姆斯·惠特菲尔德直言:[量子技术进步令人印象深刻,但认为它能突然解决一些经济上可行的问题,还是略显牵强。]

  量子计算不是[更快的CPU/GPU],它擅长的并不是[算得多],而是在巨大状态空间中,放大特定解的概率和对组合爆炸问题进行结构性压缩。

  当前AI计算的主流形式包括大规模矩阵乘、梯度下降、误差反向传播,这些操作的共同特征是高数值稳定性要求、需要可重复和可验证的结果。

  量子计算并非对所有计算问题都有优势,它只在特定类型的问题上才能实现指数级加速,而基于深度学习的AI最常用的大规模矩阵乘法和梯度计算,并不能直接从现有量子计算机中获得显著提升。

  AI是工程系统,而不是物理实验。GPU仍将长期主导AI主干计算,在可以预见的十年以上周期内的模型训练、推理部署、多模态计算,GPU及其衍生架构仍是主力。

  这里的[边缘]不是指边缘计算,而是指计算能力版图的边缘或问题空间的边缘,这些是GPU难以触及、效率极低甚至完全无法解决的领域。

  最可能的形态是量子计算成为[算力协处理器],更现实的未来是GPU负责主计算,量子计算作为远程、异步的加速模块,通过混合算法嵌入工作流。

  类似今天的CPU+GPU和GPU+FPGA,而不是[谁取代谁]。真正被取代的,可能不是GPU,而是[单一算力神话]。

  GPU凭借并行算力主导AI时代的十年,也是技术红利与行业积累矛盾的十年。

  未来真正的竞争不在于[谁取代谁],而在于谁能构建一个,容纳多种计算范式协同共存的算力体系。

  部分资料参考:科创板日报:《2026年量产,能取代GPU的QPU要来了?》,人工智能纵横:《前英特尔CEO基辛格预言:量子计算两年内普及加速戳破AI泡沫》,股模方:《万级QPU量产在即,千亿产业格局生变》,盖亚未来科技:《量子计算产业五强争霸:谁将复刻英伟达的市值神话?》,格隆:《垄断,永远是最好的生意》,量子客:《10,000 Q 量子芯片期货震撼登场!2028交付,规模竞赛是否跑偏了赛道?》

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