量子運算：歐洲有望獲勝的一場科技競賽？

巴黎西郊一間實驗室所在地有塞納河寬闊的河面，有軌電車穿梭於玻璃幕牆的建築和盛開的櫻花樹之間。一位名叫雷米（Rémi）的技術員正用扳手進行一些調整。

這台機器由金銀色的圓柱體串聯組成，它們穿過密密麻麻的電線向下延伸，它是一台低溫恆溫器，能夠將溫度降至極低，甚至在分子層面上也能減緩物質活動。

最底部的圓柱體溫度為零下273攝氏度。在這個溫度下，即使是最小的粒子也會靜止不動、與外界完全隔絕。

在這個圓柱體中放置著一個同樣金銀色的小盒子，盒子裡裝著一枚晶片。

這枚晶片是一個更小的盒子，裡面發生著愛因斯坦和其他物理學家發現的現象，這種現像似乎違背了我們所處世界的運行規律：量子躍遷，即粒子以一種可預測、可重複且看似不可能的方式改變其能階。

我們周圍有很多垂直的圓柱體，就像一個大小不一的熱水器。它們裡面都裝著低溫恆溫器，就像馬塞爾（Marcel）正在擺弄的那個一樣。

哦對了，這些機器還有另一個名字：量子電腦。

這是法國量子電腦公司「愛麗絲與鮑伯」（Alice&Bob）。未來幾個月，該公司還將在巴黎北部開設一個規模更大的工廠，耗資5000萬美元（3700萬英鎊），其中包括一個測試和運行設施，用於測試越來越大的機器，以及一個無塵室，用於製造自己的晶片。

「愛麗絲與鮑伯」聽起來像是一家冰淇淋公司，但這家新創公司裡200多名20到30歲的年輕人組成的團隊，正在從事非常嚴肅的科學研究。聯合創辦人兼執行長蒂歐·貝赫曼（Théau Peronnin）表示，他們很快將涉足商業領域。

「物理學家過去懷疑能否利用量子粒子的奇異行為。現在他們不再懷疑了。現在我們知道量子計算是可行的，幾年後，我們將擁有可靠的量子計算機，可以將其連接到資料中心的高效能計算機（HPC）上，從而成倍提升運算能力。 」貝赫曼說。

「這不僅僅是速度更快的問題，而是快到足以改變計算極限。我們將能夠解決那些用傳統計算機根本無法解決的問題。」他補充道。

例如什麼？

「這將使醫學成為一門精確的科學，」他這話可不是開玩笑，「目前，新藥的研發很大程度上依賴於反復試驗。」

有了量子計算機，就能進行大規模計算，觀察不同分子之間的相互作用，找出哪些藥物有效，哪些藥物會產生副作用。

因此，率先造出可靠的大規模量子電腦的公司將獲得巨大的潛在收益。貝赫曼預測，這將是一場「贏家通吃」的局面，就像當年傳統計算機和IBM的競爭一樣。他認為，自己的公司或其他法國公司很有可能成為最終的贏家。

量子計算面臨的最大障礙是脆弱性，這會導致錯誤。

傳統計算機利用矽晶片內的電力進行計算。

量子電腦則使用量子位元（qubit）進行計算，每個量子位元都操控著單一電子或光子的量子特性。

研究人員面臨的最大挑戰是，量子位元會因日常雜音而失去其脆弱的量子態（退相干）。

貝赫曼解釋說，大多數方法都採用大規模冗餘來解決這個問題：每個「邏輯」量子位元對應數千個實體量子位元，並使用他所謂的「多數投票」機制來糾正錯誤。但這種方法的代價是規模龐大且成本高昂。

Alice&Bob採用了不同的方法。

他們的「貓量子比特」（以薛定諤的貓命名）旨在自主糾正一些錯誤。

「這是設計之初就內置的，」貝赫曼說，「我們找到了一種持續補償損失的方法。」

理論上，與那些依賴大量冗餘的競爭對手相比，這種方法將顯著降低流程的複雜性和成本。

貝赫曼指出，大型企業正朝著相似的方向發展：谷歌收購了Atlantic Quantum，而其他公司則在研發貓量子比特的衍生產品。佩羅寧表示，Alice&Bob如今已能與美國競爭對手並駕齊驅。

他們是法國政府旨在開發實用量子電腦的PROQCIMA計劃下的「國家冠軍」之一。

法國的量子運算計劃遠不止來自Alice&Bob一家。事實上，法國的量子運算公司涵蓋了所有類型的量子位元——物理學家希望這些方向最終能引領他們打造出第一台可靠且功能強大的量子電腦。

「如果你看看法國的量子計算領域，目前有六家公司，還有兩家正在籌建中。」奧利維爾·埃茲拉蒂（Olivier Ezratty）說。他是一位學者，著有1500頁的巨作《理解量子科技》，在網路上廣受歡迎，可免費下載。

他也提到，法國還有四家「重要的」量子計算公司：Pasqal、Quandela、Quobly和C12。埃茲拉蒂表示，它們有一個共同的優勢。

「它們中的大多數在機器成本和能源成本方面都處於非常有利的地位。」他說。

在歐洲其他地區，最大的參與者是芬蘭的IQM，該公司在2月宣布將成為歐洲第一家上市的量子公司。

英國擁有兩家重要的量子運算公司：牛津量子電路公司 （OQM） 和量子作業系統開發商Riverlane。

IQM和Pasqal已經擁有量子計算機，並正在為歐洲各地的高效能運算（HPC）專案做出貢獻。

一些法國公司已經將量子電腦部署到企業中，例如工業產品公司液化空氣集團（Air Liquide）。

Alice&Bob也將很快這樣做。

他們的機器目前還無法完全實現量子運算的全部潛力。

但將它們推廣到更廣泛的領域意味著可以培養一批專家，以便在真正實現量子運算時能夠立即投入使用。

「目前，我們擁有的機器性能還不如你的手機，」貝赫曼說，「我們正處於指數成長曲線的平穩階段。」

在量子計算競賽中，法國擁有幾個優勢。

法國擁有世界一流的物理學科，例如巴黎綜合理工學院（École Polytechnique）和巴黎高等師範學院（École Normale Supérieure）。

「過去幾年，光是法國物理學家就獲得了三項諾貝爾獎！」貝赫曼認為這一點至關重要，因為這創造了一個出乎意料的公平競爭環境。

「歸根結底，這是一項數學挑戰。傳統技術，例如經典計算之類的，並不會構成不公平的優勢，所以沒有理由畏首畏尾。」

貝赫曼表示，主要挑戰在於如何籌集資金。

「但歐洲絕非貧窮，這對歐洲來說是一個技術機遇，可以藉此機會重新洗牌，制定自主戰略，並提升我們擁有經濟領導者的能力。」他說。

人們普遍認為，儘管歐洲近年來錯失了許多技術革命的良機，至少在從研究到產業的轉型方面是如此，但這次情況可能會有所不同。

「我們有能力贏得比賽。關鍵在於相信自己。作為法國人，我們總是有點嘲笑美國人的過度自信，但在這裡，我們需要有點自信。否則，什麼都不會發生，那將非常可惜，因為目前我們的處境比任何人想像的都要好得多。」