半导体产业纵横 12小时前
QPU要想取代GPU,2026年太关键
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QPU 时代的到来之快,可能会出乎所有人的意料。

英特尔前 CEO 帕特 · 基辛格在近期接受采访时表示,量子计算将在两年内普及并加速戳破 AI 泡沫,且将在 2030 年前彻底取代 GPU。在他看来,量子计算将与经典计算、AI 计算共同构成未来计算世界的 " 神圣三位一体 "。

12 月 9 日,量子硬件初创公司 QuantWare 正式发布了全新的量子处理器(QPU)扩展架构 VIO-40K,并计划于 2026 年实现量子芯片的大规模量产。在荷兰代尔夫特总部,公司正在积极建设 Kilofab ——这座全球最大且首个专门用于量子芯片生产的晶圆厂。据称,这将使其产能较现有水平提升 20 倍。

2025 年初,黄仁勋还曾笑称 " 量子技术距离实际应用至少还需 20 年 ",可到了年底,各个量子初创公司和巨头们的路线图一个比一个激进,媒体和机构的预测也开始变得乐观。

无可争议的是,2026 年将是量子计算走向实际应用的关键一年。而现在正是梳理技术、回顾市场的好时机。

让我们先看看 2025 年的量子行业都发生了什么。

2025 年,量子大爆发

2025 年,量子大舞台上的主角可以概括为:三大巨头、量子四侠和英伟达。

谷歌:继 2024 年底发布拥有 105 个物理量子比特的 Willow 超导量子处理器后,谷歌于 2025 年 10 月正式宣布实现 " 可验证的量子优势 "。通过运行 " 量子回声 " 算法,Willow 芯片在处理乱序时间相关器任务时的速度比经典超级计算机快 1.3 万倍。实验数据进一步显示,随着物理量子比特规模的增加,系统的逻辑错误率呈现指数级下降,从物理层面验证了纠错理论的有效性。

生态方面,谷歌深化了与英伟达的合作,利用 CUDA-Q 平台进行大规模物理仿真,以解决下一代处理器的噪声设计难题;此外,谷歌与英国国家量子计算中心(NQCC)达成合作,向英国科研机构开放 Willow 芯片的云端访问权限,支持在材料科学等领域的算法测试。

IBM:IBM 在 2025 年继续执行其硬件迭代路线图,重点在于提升处理器性能与降低控制系统成本。硬件方面,IBM 发布并交付了代号为 "Nighthawk" 的 120 量子比特处理器,该芯片采用新一代可调耦合器,计算性能较前代 "Heron" 提升约 20%。同时,IBM 推出了实验性芯片 "Loon",用于验证大规模容错组件的稳定性。

在工程控制架构方面,IBM 于同年 10 月公布了与 AMD 的合作成果。双方利用 AMD 现有的商用 FPGA 芯片,实现了对量子比特的实时纠错控制。测试表明,该方案处理速度满足实时纠错需求,且项目进度提前一年完成。这一进展证明了通用商用芯片可替代定制硬件进行量子控制,有助于降低构建容错量子计算机的工程成本,支撑 IBM 2029 年的容错机型规划。

微软:微软于 2025 年 2 月发布首款基于拓扑超导体材料的量子芯片 "Majorana 1"。该产品标志着微软长期投入的拓扑量子计算路线从理论研究进入硬件原型阶段。微软方面表示,该芯片利用新材料特性,旨在物理底层实现对环境噪声的免疫。尽管目前的比特规模较小,但该原型机的发布验证了拓扑保护机制在硬件层面的可行性,为后续扩展提供了实验基础。

量子四侠 "(IonQ, Rigetti, D-Wave, QCI):2025 年,以 IonQ、Rigetti、D-Wave 和 Quantum Computing(QCI)等为代表的上市量子计算公司经历了市场整合与业务调整。IonQ 于 6 月完成对英国初创公司 Oxford Ionics 的收购,涉及金额约 11 亿美元,旨在整合离子阱技术专利并扩充工程团队。Rigetti Computing 继续推进超导系统的模块化部署,优化了 Ankaa-3 处理器的互联性能。D-Wave 则重点展示了量子退火技术在物流调度与供应链优化中的混合求解能力。此外,Quantum Computing 继续在光子学领域探索,致力于降低系统运行的环境门槛。

英伟达:2025 年,英伟达在量子领域经历了一次战略修正。黄仁勋从年初对量子计算的质疑,到 3 月 GTC 峰会公开致歉并确立量子战略地位,随后迅速开启资本运作。

9 月,英伟达旗下 NVentures 在一周内连续重注三条技术路线:参与 Quantinuum 近 6 亿美元融资(离子阱)、加持 QuEra(中性原子)以及跟投 PsiQuantum 的 10 亿美元 E 轮融资(光量子)。这一组合拳旨在通过资本覆盖主流硬件模态,而非自研 QPU。

在年底华盛顿 GTC 大会上,英伟达推出了 NVQLink,实现量子计算机 QPU 和 GPU 的直接通信。黄仁勋指出,量子计算的 QPU 已获得空前支持,目前包括 17 家量子计算公司和 8 个美国能源部 DOE 国家实验室均已接入英伟达生态。

2026 年,好戏连台

基于各主要厂商的技术路线图及行业分析机构的预测,2026 年被视为量子计算从工程验证迈向效用验证的关键节点。行业关注点将从单纯的物理比特规模扩展,转向逻辑比特的质量验证及混合计算架构的实际部署。

在超导路线方面,IBM 在其规划中将 2026 年设定为展示 " 量子优势 " 的关键年份。公司计划通过 " 以量子为中心的超级计算 " 架构,尝试在特定科学任务中证明其比经典计算机具备成本或精度优势。其处理器预计将支持更深层级的量子门操作(目标约 7500 个门),以运行更复杂的算法。谷歌则面临从纠错原理验证向构建长寿命逻辑量子比特过渡的工程挑战,重点在于进一步提升物理比特的相干时间与门保真度。

在新兴路线方面,中性原子厂商QuEra Computing提出了发布拥有 100 个逻辑量子比特系统的目标;光量子厂商PsiQuantum正加速其在芝加哥与布里斯班的超大规模系统组装,预计将在 2026 年进入关键的系统集成阶段;以及QuantWare启动 Kilofab 晶圆厂的计划,尝试推进量子芯片的工业化量产。上述计划均存在较高的工程不确定性,2026 年将是验证这些激进目标能否兑现的检验期。

随着英伟达 CUDA-Q 等中间件平台的推广,2026 年 " 量子 - 经典混合计算 " 或将成为数据中心的标准部署模式。QPU 将更多地作为加速器被集成到高性能计算集群中,用于分担特定的模拟或优化任务。这种架构的普及将推动量子计算与 AI 工作流的结合,特别是在大模型训练优化和复杂分子模拟领域,行业预计将出现更多基于混合算力的应用测试。

针对云服务领域,IBM、AWS 和微软目前已提供量子接入服务,2026 年云厂商或将进一步整合 " 量子 + 经典 " 的混合资源。服务模式将从提供单一的实验性硬件访问,向提供集成了高性能计算资源的混合算力环境演进。企业级用户通过云平台调用量子算力解决实际问题的门槛有望降低,但能否在大规模商业场景中产生正向投资回报率仍待观察。

在安全层面,美国政府强制推动数字基础设施的抗量子化升级。依据国家安全备忘录(NSM-10)的战略部署,美国联邦机构已进入后量子密码(PQC)迁移的实质执行阶段。白宫要求各机构加速淘汰 RSA 等传统加密算法,并将 2025-2030 年设定为核心系统完成 PQC 升级的关键窗口期。这一举措旨在确立美国在下一代加密标准制定上的主导权,并以此带动金融、国防等关键领域的防御体系重构。

这也体现出一个事实,即 2026 年的量子计算竞赛将不仅仅发生在企业层面上,还将发生在全球主要国家之间。

量子工业体系,各国都在建

展望 2026 年,随着全球主要经济体进入新的政策周期,量子计算的发展逻辑正在发生深刻演变。各国关注的焦点正从早期的单一科研指标比拼,逐步向构建有韧性的工业体系与掌握产业链核心环节转移。

美国在 2026 年的战略重心转向了夯实内部工业基础。针对非营利组织 " 提升量子 " 指出的劳动力断层风险,NIST(国家标准与技术研究院)预计将在科罗拉多州等地加速培育量子产业集群。与以往主要资助基础科研不同,2027 财年的研发预算导向显示,美国政策更侧重于培育熟练的技术工人与工程师,并探索包括股权换资金在内的扶持新模式,旨在构建从研发到制造的完整本土工业闭环,以解决低温电子学与微波工程领域的人才缺口问题。

2026 年是中国 " 十五五 " 规划的开局之年,量子科技在相关规划建议中被定位为 " 新的经济增长点 ",这暗示着中国量子产业正加速从实验室验证向产业化培育过渡。在基础设施层面,中国产业界依托 " 东数西算 " 工程,正在探索将量子计算融入国家级算力网络。中电信量子与本源量子等企业预计将进一步试点 " 四算融合 ",即量子 + 超算 + 智算 + 通用,试图利用气象预报、电网调度等公共场景的真实需求来牵引技术迭代。

在产业链建设上,中国企业正致力于构建全栈自主的生态系统。以量羲技术为代表的厂商正推进稀释制冷机、特种线缆等关键部件的研发验证。同时,光量子路线也在加速布局,图灵量子等整机商在 AI 与生物医药领域探索差异化应用,而腾景科技则通过精密光学元组件的研发,为这一路线提供坚实的底层硬件支撑。

欧洲与英国同样在加速推进 " 技术主权 " 战略。英国承诺持续投入资金支持量子产业,依托ORCA Computing等本土企业构建具备国际竞争力的产业高地。欧盟则倾向于支持本土公司建设量子芯片代工设施,试图在芯片制造环节掌握更多话语权,构建具备独立创新能力的产业 " 第三极 "。

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