量子运算：欧洲有望获胜的一场科技竞赛？BBC

巴黎西郊一间实验室所在地有塞纳河宽阔的河面，有轨电车穿梭于玻璃幕墙的建筑和盛开的樱花树之间。一位名叫雷米（Rémi）的技术员正用扳手进行一些调整。

这台机器由金银色的圆柱体串联组成，它们穿过密密麻麻的电线向下延伸，它是一台低温恒温器，能够将温度降至极低，甚至在分子层面上也能减缓物质活动。

一名技术人员正在检修冷却Alice&Bob量子电脑的低温恒温器。图像来源，Alice&Bob

最底部的圆柱体温度为零下273摄氏度。在这个温度下，即使是最小的粒子也会静止不动、与外界完全隔绝。

在这个圆柱体中放置着一个同样金银色的小盒子，盒子里装着一枚晶片。

这枚晶片是一个更小的盒子，里面发生着爱因斯坦和其他物理学家发现的现象，这种现像似乎违背了我们所处世界的运行规律：量子跃迁，即粒子以一种可预测、可重复且看似不可能的方式改变其能阶。

我们周围有很多垂直的圆柱体，就像一个大小不一的热水器。它们里面都装着低温恒温器，就像马塞尔（Marcel）正在摆弄的那个一样。

哦对了，这些机器还有另一个名字：量子电脑。

Alice&Bob的联合创始人蒂欧·贝赫曼（左）和拉斐尔·莱斯坎。图像来源，Alice & Bob

这是法国量子电脑公司“爱丽丝与鲍伯”（Alice&Bob）。未来几个月，该公司还将在巴黎北部开设一个规模更大的工厂，耗资5000万美元（3700万英镑），其中包括一个测试和运行设施，用于测试越来越大的机器，以及一个无尘室，用于制造自己的晶片。

“爱丽丝与鲍伯”听起来像是一家冰淇淋公司，但这家新创公司里200多名20到30岁的年轻人组成的团队，正在从事非常严肃的科学研究。联合创办人兼执行长蒂欧·贝赫曼（Théau Peronnin）表示，他们很快将涉足商业领域。

“物理学家过去怀疑能否利用量子粒子的奇异行为。现在他们不再怀疑了。现在我们知道量子计算是可行的，几年后，我们将拥有可靠的量子计算机，可以将其连接到资料中心的高效能计算机（HPC）上，从而成倍提升运算能力。 ”贝赫曼说。

“这不仅仅是速度更快的问题，而是快到足以改变计算极限。我们将能够解决那些用传统计算机根本无法解决的问题。”他补充道。

“这将使医学成为一门精确的科学，”他这话可不是开玩笑，“目前，新药的研发很大程度上依赖于反复试验。”

有了量子计算机，就能进行大规模计算，观察不同分子之间的相互作用，找出哪些药物有效，哪些药物会产生副作用。

因此，率先造出可靠的大规模量子电脑的公司将获得巨大的潜在收益。贝赫曼预测，这将是一场“赢家通吃”的局面，就像当年传统计算机和IBM的竞争一样。他认为，自己的公司或其他法国公司很有可能成为最终的赢家。

量子计算面临的最大障碍是脆弱性，这会导致错误。

传统计算机利用矽晶片内的电力进行计算。

量子电脑则使用量子位元（qubit）进行计算，每个量子位元都操控着单一电子或光子的量子特性。

研究人员面临的最大挑战是，量子位元会因日常杂音而失去其脆弱的量子态（退相干）。

贝赫曼解释说，大多数方法都采用大规模冗余来解决这个问题：每个“逻辑”量子位元对应数千个实体量子位元，并使用他所谓的“多数投票”机制来纠正错误。但这种方法的代价是规模庞大且成本高昂。

Alice&Bob采用了不同的方法。

他们的“猫量子比特”（以薛定谔的猫命名）旨在自主纠正一些错误。

“这是设计之初就内置的，”贝赫曼说，“我们找到了一种持续补偿损失的方法。”

理论上，与那些依赖大量冗余的竞争对手相比，这种方法将显著降低流程的复杂性和成本。

Alice & Bob制造了一款名为玻色子的量子运算晶片。图像来源，Alice & Bob

贝赫曼指出，大型企业正朝着相似的方向发展：谷歌收购了Atlantic Quantum，而其他公司则在研发猫量子比特的衍生产品。佩罗宁表示，Alice&Bob如今已能与美国竞争对手并驾齐驱。

他们是法国政府旨在开发实用量子电脑的PROQCIMA计划下的“国家冠军”之一。

法国的量子运算计划远不止来自Alice&Bob一家。事实上，法国的量子运算公司涵盖了所有类型的量子位元——物理学家希望这些方向最终能引领他们打造出第一台可靠且功能强大的量子电脑。

“如果你看看法国的量子计算领域，目前有六家公司，还有两家正在筹建中。”奥利维尔·埃兹拉蒂（Olivier Ezratty）说。他是一位学者，着有1500页的巨作《理解量子科技》，在网路上广受欢迎，可免费下载。

他也提到，法国还有四家“重要的”量子计算公司：Pasqal、Quandela、Quobly和C12。埃兹拉蒂表示，它们有一个共同的优势。

“它们中的大多数在机器成本和能源成本方面都处于非常有利的地位。”他说。

Alice & Bob面临着包括IBM在内的全球竞争。图像来源，Getty Images

在欧洲其他地区，最大的参与者是芬兰的IQM，该公司在2月宣布将成为欧洲第一家上市的量子公司。

英国拥有两家重要的量子运算公司：牛津量子电路公司 （OQM） 和量子作业系统开发商Riverlane。

IQM和Pasqal已经拥有量子计算机，并正在为欧洲各地的高效能运算（HPC）专案做出贡献。

一些法国公司已经将量子电脑部署到企业中，例如工业产品公司液化空气集团（Air Liquide）。

Alice&Bob也将很快这样做。

他们的机器目前还无法完全实现量子运算的全部潜力。

但将它们推广到更广泛的领域意味着可以培养一批专家，以便在真正实现量子运算时能够立即投入使用。

“目前，我们拥有的机器性能还不如你的手机，”贝赫曼说，“我们正处于指数成长曲线的平稳阶段。”

在量子计算竞赛中，法国拥有几个优势。

法国拥有世界一流的物理学科，例如巴黎综合理工学院（École Polytechnique）和巴黎高等师范学院（École Normale Supérieure）。

“过去几年，光是法国物理学家就获得了三项诺贝尔奖！”贝赫曼认为这一点至关重要，因为这创造了一个出乎意料的公平竞争环境。

“归根结底，这是一项数学挑战。传统技术，例如经典计算之类的，并不会构成不公平的优势，所以没有理由畏首畏尾。”

贝赫曼表示，主要挑战在于如何筹集资金。

“但欧洲绝非贫穷，这对欧洲来说是一个技术机遇，可以藉此机会重新洗牌，制定自主战略，并提升我们拥有经济领导者的能力。”他说。

人们普遍认为，尽管欧洲近年来错失了许多技术革命的良机，至少在从研究到产业的转型方面是如此，但这次情况可能会有所不同。

“我们有能力赢得比赛。关键在于相信自己。作为法国人，我们总是有点嘲笑美国人的过度自信，但在这里，我们需要有点自信。否则，什么都不会发生，那将非常可惜，因为目前我们的处境比任何人想像的都要好得多。”