挖空高通一層樓人才！自研量子芯片：微軟強爭量子霸權

今年中秋節，在國人還沉浸在節日的氣氛中時，美國政府在白宮舉辦了量子信息與計算科學峰會，試圖實現政府、企業以及學界的聯動，搶先中國占據量子計算的技術製高點。而就在中秋的前一周，美國國會還通過一項支持量子計算機發展的法案。

近期量子計算技術不但在國家層麵呈現出燎原之勢，科技巨頭們也趨之若鶩。上周據The Information消息，微軟挖走高通大批芯片人才，試圖自研量子芯片，使其量子計算機研發更加可控，以此參與到量子霸權之爭。

透過微軟挖角高通背後，我們可以看到微軟在量子計算領域長達十多年的布局，而如今在巨頭爭奪量子霸權下，微軟也加快了這一步伐。

一直都致力於發展量子計算的微軟從高通挖走一批芯片人才，這個消息一周前由外媒The Information爆出。

據報道，微軟今年6月開始就陸續從芯片巨頭高通挖人，目前微軟已經挖走高通技術副總裁Muntaquim Chowdhury、高通芯片設計經理Ketan Patel以及核心芯片工程師Muntaquim Chowdhury、Thomas Speier、Michael McIlvaine、Wayne Smith等人。曆時數月的挖角工程最直觀的體現是，高通羅利數據中心的一整個樓層直接被微軟接管了。

這批被挖走的工程師此前都在高通數據中心工作，被挖走後在微軟研發用於量子計算機的處理器。

相關工程師的領英更新也從側麵佐證了此次挖角風波：

高通公司技術副總裁Muntaquim Chowdhury以合夥人兼設計師的身份加入了微軟，此前他在高通工作了24年，還於2016年2月至2018年7月擔任Server CPU的首席設計師；

▲Muntaquim Chowdhury領英履曆

高通高級主管兼ARM處理器的核心設計師Thomas Speier以首席設計師的身份加入微軟，此前他在高通工作了十五年；

高通高級技術總監Michael McIlvaine以首席設計師身份加入微軟，此前他在高通工作了十五年；

Michael Underkoffler今年六月份加入微軟，職位是合夥人兼工程經理，此前他是高通高級工程總監，從事ARM處理器設計工作。他的領英資料上表示，他正在打造“基於經典計算機體係結構的量子計算控製係統”。

此次挖角背後是微軟的量子計算大計——微軟正在研發能承受超低溫的量子計算芯片。

這些被挖來的工程師也被收入位於微軟總部的量子計算機團隊，為微軟的量子計算芯片研發注入一股強大力量。

據報道， 新入職微軟的這批工程師正在研發一款處理器，這款處理器最終將進入微軟正在研發的量子計算機。

量子芯片需要承受量子計算所需的極端低溫，因為溫度、磁場或電力等任何幹擾都可能使量子計算機的基本單位量子位坍塌，所以這項技術十分具有挑戰性，因而微軟才大挖高通牆角來攻堅備戰。

雖然此次微軟從高通挖走大批人才，但雙方此前在其他領域有過長達十多年的合作，最早的一次可追溯至2000年，彼時微軟正在積極進軍移動領域，需要高通CDMA數字無線技術的助攻就在今年，微軟還計劃在其雲數據中心使用低功耗的高通芯片。

雙方也實質性地表示了在量子芯片上的合作意向，並曾就一款能夠承受量子計算所需的極端低溫的芯片進行過探討，但因合作初期高通身陷各種麻煩，雙方的合作貌似沒有取得進展。

今年的高通可謂是麻煩纏身，年初有博通收購風波的再發酵，後又有與大客戶蘋果的摩擦再升級，以及高通收購恩智浦失敗。

對身陷桎梏的高通來說，為數據中心研發專用芯片成本過高，於是大幅裁員滾滾而來。據報道，有消息透露，到今年6月，高通的數據中心項目已遭大幅削減，數據中心本來有1000名員工，後來隻剩下300名。

量子計算機之所以相較經典計算機更“快”，是因為量子計算是利用量子比特的疊加態來進行運算。

在經典計算機裏，存儲的信息單位是比特（bit），比特使用二進製，也就是說一個比特表示的不是“0”就是“1”。但量子計算機的信息單位是量子比特（qubit），量子比特可以表示“0”，也可以表示“1”，甚至還可以是“1”和“0”的疊加狀態（superposition），即同時等於“0”和“1”。

理論上，2個量子比特的量子計算機每一步可以做到2的2次方，也就是4次運算，所以說，50量子比特的運算速度（2的50次方=1125億億次）將秒殺最強超級計算機（目前世界最強的超級計算機是神威·太湖之光，運算速度是每秒9.3億億次）。

而且，量子計算不僅“快”，還可以重新定義很懂程序和算法，顛覆醫療、軍事、密碼等眾多領域，是技術革命的重要科技之一，也因此引來了各大科技巨頭紛紛進軍。

在這場科技界的頂級戰役量子霸權爭奪戰上，微軟已經進行了十多年的布局。

早在2005年，微軟就開始鑽研量子計算技術，由拓撲學（數學前沿領域）專家Michael Freedman領導成立量子研究實驗室Station Q，並於同年投資旗下研究拓撲量子比特（量子計算的最基本單位）的團隊，該團隊提出可在半導體和超導體的混合結構中建造拓撲結構來保護量子比特。

經過十多年的技術積澱，微軟於2016年宣布斥巨資開發量子計算機的原型產品，並於2017年的Microsoft Ignite大會上展示了拓撲量子位以及硬件軟件生態係統開發方麵取得的進展。

2017年的Microsoft Ignite大會上，微軟還發布了為駕馭規模化量子計算機而專門優化的新的編程語言，讓開發者能夠編寫量子程序——該程序在當前的量子模擬器上調試，並能夠在未來真正的拓撲量子計算機上運行。

2018年微軟研究員對馬約拉納費米子（Majorana fermions，是一種費米子，反粒子是其本身）的再發現（因為美籍華裔物理學家張首晟2017年已經發現馬約拉納費米子，所以此處表述為再發現）又使微軟在量子計算之路上走得更遠：荷蘭代爾夫特理工大學（Delft University of Technology）的微軟研究員成功地在半導體和超導體材料組成的線纜中生成了馬約拉納費米子。

▲馬約拉納費米子（Majorana Fermions）

微軟表示，將進一步將費米子轉化為量子，並希望在今年年底實現這一目標，在5年內向其他企業提供可用的量子計算機。

2018年的Microsoft Build大會上，微軟副總裁、量子計算部門的負責人Todd Holmdahl進一步透露微軟的量子計算機規劃——微軟將在五年內造出第一台擁有100個拓撲量子比特的量子計算機，並且將其整合到微軟雲Azure當中。

將量子計算整合進微軟雲的規劃在微軟組織結構調整中也有體現。

今年年初，微軟做出重大組織調整：將量子計算項目轉移到了與其Azure雲計算服務相關的硬件團隊，並任命硬件高管Todd Holmdahl（托德·霍爾姆達爾）負責這個項目。

這一調整表明了微軟計劃將量子計算應用於Azure相關業務的戰略決心。

“我們認為，量子可能會是我們這一代人最重大的技術，”霍爾姆達爾2017年12月接受采訪時表示。“它可以解決過去無法解決的很多問題。”

為了更好地完成已公之於眾的量子計算機規劃，2018年9月，微軟在丹麥Lyngby建立了一個新的量子材料實驗室，該實驗室的任務是生產用於構建第一台可擴展量子計算機的物理部件。

基於這個實驗室，來自哥本哈根大學，丹麥技術大學和微軟的工程師和研究人員將構建量子處理的核心量子比特。量子比特是量子信息的計量單位，用來描述信號的可能狀態，其測量值接近絕對零度，量子態隻允許讀取一次且任何輕微誤差都可能破壞其中包含的信息，所以極難測量。

據報道，一位知情人士表示，微軟每年投入數以億計的美元為量子計算機打造硬件和軟件；另一位熟悉微軟內情的人稱，這個數字每年接近10億美元。近期的一份文件顯示，2018年微軟全公司的研發費用達到147億美元。

巨頭們自然不會放過量子計算這塊兵家必爭之地，英特爾、穀歌、IBM、微軟以及中國的BAT都紛紛入局。

這場戰爭2015年就正式打響了，布局量子芯片者有之，布局量子計算機者有之，布局雲端平台者有之。

就在剛剛過去的2018華為全聯接大會上，華為推出了HiQ量子計算模擬器與編程框架。

芯片巨頭英特爾於2017年成功測試17位量子超導計算芯片，並於2018年的CES上高調宣布已經成功設計、製造和交付49量子比特（量子位）的超導測試芯片Tangle Lake。

穀歌也當仁不讓，於2018年3月公布了其72比特的量子芯片Bristlecone，並基於這款芯片開始了72位量子計算機的測試。

▲穀歌72位量子比特處理器Bristlecone

IBM則宣揚量子計算即服務（QCaaS），推出雲端平台，並於2016年向開發者和研究人員開放能夠處理超大數據的第一代量子處理器，以此為未來的商業化服務熱身。2017年年底，IBM又推出第二代雲端量子處理器，第二代處理器分為兩款，第一款擁有16個量子比特，能夠在雲端加快處理速度；第二款的處理能力較第一款再增加一倍，並已設計為商用模型。IBM也於2017年11月對外宣布成功構建出50個量子比特原型機，並於三個月後的IBM Inaugural Index開發者大會上對外展示了這款原型機及其內部結構圖。

國內BAT三家也已經全體進軍量子計算領域，其中聲勢最大的是阿裏。

阿裏2013年就入局研究量子通信、2015年與中科院聯合成立量子實驗室、2018年的雲棲大會上達摩院院長張建鋒宣布開始研發超導量子芯片和量子計算係統。

相較而言，微軟則撲朔迷離得多，自2016年宣布計劃斥巨資開發量子計算機的原型產品後，公共場合再沒有任何原型機相關宣傳。

和穀歌、IBM選擇超導回路這一量子技術不同，微軟采用了完全不同的量子計算構建元件——“拓撲量子比特”——作為硬件堆棧基礎。拓撲量子比特據稱更為強大且易於構建起大規模係統——這意味著能應用於真實世界，而非單純適用於實驗室環境。

▲不同量子流派

因而，從一開始微軟所希冀的就不是單純的技術項目，而是量子計算的商用，這一願景也應和了微軟計劃將量子計算機整合進Azure的布局。雖然IBM已經率先打造出QCaaS服務，不過其本質上更像是個實驗環境，2017年末推出的量子計算編程語言Q#則使微軟在QCaaS服務的戰場上還有更大機會——提供基於Azure的QCaaS服務，同時配備更多具備通用性的量子計算功能。

雖然通用的量子計算機還前路漫漫，但專用的量子計算芯片則前路可期。

量子計算發展到2018年，已經不再僅限於留在實驗室：穀歌和微軟等科技巨頭開始顯露商業野心，紛紛表明，量子計算正在從純粹的科學轉變為工程建造。

商用量子計算對社會帶來的變革將是不可計量的，不僅可以用來解決從饑餓到氣候等全球社會麵臨的最棘手的問題，還可以用於加速新藥研製、破解密碼安全係統、設計新材料等等。

當然，還有翹首以待的AI臨點與超級人工智能。