量子计算或迎来黄金发展期,这些美股值得关注

本文编选自微信公众号“巴伦周刊”,作者阿尔·鲁特(Al Root),编辑郭力群。

量子计算是科技的未来,正在逐渐成为一个值得投资者关注的投资主题。

2017年,量子计算被麻省理工学院命名为一项突破性技术。今年,量子计算再次出现在该学院评出的2020年“十大突破性技术”名单上。这是否意味着量子计算已经准备进入发展黄金时期了?有可能,这对全世界来说是个好消息,但问题是了解量子计算机真正用途的人并不多,投资者也不太明白量子计算对他们的投资组合意味着什么。

我们可以从微软(MSFT)说起,微软是量子计算领域的一大参与者,看看这家公司的量子业务有助于投资者和其他人了解这个领域。

流行文化中的量子

在了解微软的量子业务之前,我们先聊聊别的。

许多人都听说过量子王国,这要归功于迪士尼(DIS)创造的漫威电影宇宙。在量子隧道的帮助下,《复仇者联盟》里的主角们打败了《复仇者联盟4:终局之战》里的灭霸(Thanos),后者成为有史以来票房收入最高的电影。在最新的《银河护卫队》电影中,银河护卫队的探测器探测到了一个量子小行星带。

在这个量子小行星带,小行星随时可能出现又突然消失。在量子领域,几乎任何事情都是可能的。量子已经成了对奇怪而且违反直觉的结果的一个比喻。

物理学中的量子

量子物理学讲的确实是一大堆很奇怪的东西,包括粒子——比小行星小多了——的出现和消失。

物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)曾经说过,所有人都需要明白,量子物理学就是双缝实验(编者注:在量子力学里,双缝实验是一种演示光子或电子等微观物体的波动性与粒子性的实验。)

在实验中,一个带负电荷的单电子(即一种亚原子粒子)可以同时通过两条狭缝,这是一个非常神奇的现象。这是因为粒子是按波形运动的,可以这样想象一下:一股水波总是会激起两条水痕。

所以电子是按波形运动的。但有个问题,在实验中,如果在狭缝前放置一个探测器,电子就不再像水波那样运动了,它又变成了一个粒子,太奇怪了。

量子应用于计算机的好处

但这种现象应用于计算机可以带来一些好处。在传统计算机中,比特(bit,计算机中数据的最小单位)的值可以是1或0。量子比特(qubit)是量子计算的基本单位,它的值可以同时是1,也可以是0,也可以是介于这二者之间的任何值。

量子比特还有其他一些用途,但这种多个同时存在的值可以让量子计算机运行得更快。一台64比特的计算机可以计算出大约18的18次方个值。如果一台计算机每秒可以计算20亿个值,那么大约需要300年才能计算完所有数值。

从理论上来说,一台64比特的量子计算机可以同时计算具有18的18次方的数值,大家可以想象一下这个速度有多快。

量子计算机的发展

麻省理工学院今年再次把量子计算列入“十大突破性技术”名单是因为谷歌母公司Alphabet (GOOGL)制造的53量子比特的量子计算机进行了一次计算,大约只需要3分钟,而传统计算机需要10000年。

量子的优越性得到了证明,这太好了,那么消费者什么时候可以购买量子台式机?Alphabet什么时候可以通过量子业务大幅提高销售额、从而让投资者愿意推高该公司的股价呢?

微软的量子业务

“量子比特还不是很可靠,量子计算机有噪音,”微软量子首席研究员斯蒂芬·乔丹(Stephen Jordan)告诉《巴伦周刊》。研究人员还在对硬件进行研究,例如超导量子比特(superconducting qubits)、捕获离子量子比特(trapped-ion qubits)和拓扑量子比特(topological qubits)。

在这些量子比特之间进行选择可不像选择beta还是选择VHS、或者选择Mac还是PC那么简单,因为如今计算机的底层硬件都是一样的,都100%可靠,乔丹称。

业界仍在研发硬件。“为了减少噪音,通常需要把量子比特串在一起来构成一个能够进行计算的量子比特,”微软量子研究主管赫尔穆特·卡茨格拉波尔(Helmut Katzgraber)解释说。

英特尔也要进军量子领域?

微软是以软件闻名的,也许这意味着量子计算行业需要的是英特尔(INTC)的量子业务,比如让该公司生产出带有10亿个晶体管的量子版本的硅芯片。(晶体管可以存储1个比特——1或0——作为信息。)

对于卡茨格拉波尔来说,量子比特硬件行业好比FPGA (field programmable gate arrays,现场可编程门阵列),它是一种集成电路,可以组成ASIC (application-specific integrated circuits,应用型专用集成电路)。

Xilinx (XLNX)生产FPGA,该公司的供应来自台积电(TSM)等公司,而台积电的硅则来自Lam Research (LCRX)等公司。

现在已经存在着一条量子价值链。霍尼韦尔(HON)可以制造捕获离子量子比特,目前这家公司是投资者最容易接触到的量子供应商。

量子未来

但是硬件并不一定要先于软件和应用程序诞生。

“我们以前也经历过计算机的创造,”卡茨格拉波尔说。“我们现在正在同时进行软件和量子比特整个过程的创造。”

这有助于加快研发速度,但并不意味着类似量子智能手机这样的产品很快就会问世,反正不会像从大型机转向台式机、从笔记本电脑到iPhone那么快。量子计算看起来可能会有些不同。“这些(系统)将被放置在云数据中心,”乔丹说。

有了硬件,接下来就是应用程序。一个杀手级的量子应用程序将有助于扩大这项技术的知名度。现有的量子技术已经在一些领域发挥着影响。微软量子应用程序团队负责人朱莉·洛夫(Julie Love)告诉《巴伦周刊》,从交通信号灯优化到化工生产的工业催化剂等领域正在尝试使用量子技术。

量子股票

现在,量子是科技的未来。谷歌、微软、IBM (IBM)和亚马逊(AMZN)都有意开展量子业务。霍尼韦尔也涉足了这一领域。但现在还很难把这些股票作为量子投资主题去看待。

超导体制造商在提交给监管机构的文件中也很少谈到量子计算。目前超导体只是一个价值20亿美元的产业。

但对于投资者来说,量子计算仍然是一项值得关注的投资。


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