挖空高通一层楼人才！自研量子芯片：微软强争量子霸权

今年中秋节，在国人还沉浸在节日的气氛中时，美国政府在白宫举办了量子信息与计算科学峰会，试图实现政府、企业以及学界的联动，抢先中国占据量子计算的技术制高点。而就在中秋的前一周，美国国会还通过一项支持量子计算机发展的法案。

近期量子计算技术不但在国家层面呈现出燎原之势，科技巨头们也趋之若鹜。上周据The Information消息，微软挖走高通大批芯片人才，试图自研量子芯片，使其量子计算机研发更加可控，以此参与到量子霸权之争。

透过微软挖角高通背后，我们可以看到微软在量子计算领域长达十多年的布局，而如今在巨头争夺量子霸权下，微软也加快了这一步伐。

微软挖角高通，为自研量子芯片

一直都致力于发展量子计算的微软从高通挖走一批芯片人才，这个消息一周前由外媒The Information爆出。

据报道，微软今年6月开始就陆续从芯片巨头高通挖人，目前微软已经挖走高通技术副总裁Muntaquim Chowdhury、高通芯片设计经理Ketan Patel以及核心芯片工程师Muntaquim Chowdhury、Thomas Speier、Michael McIlvaine、Wayne Smith等人。历时数月的挖角工程最直观的体现是，高通罗利数据中心的一整个楼层直接被微软接管了。

这批被挖走的工程师此前都在高通数据中心工作，被挖走后在微软研发用于量子计算机的处理器。

相关工程师的领英更新也从侧面佐证了此次挖角风波：

高通公司技术副总裁Muntaquim Chowdhury以合伙人兼设计师的身份加入了微软，此前他在高通工作了24年，还于2016年2月至2018年7月担任Server CPU的首席设计师；

▲Muntaquim Chowdhury领英履历

高通高级主管兼ARM处理器的核心设计师Thomas Speier以首席设计师的身份加入微软，此前他在高通工作了十五年；

高通高级技术总监Michael McIlvaine以首席设计师身份加入微软，此前他在高通工作了十五年；

Michael Underkoffler今年六月份加入微软，职位是合伙人兼工程经理，此前他是高通高级工程总监，从事ARM处理器设计工作。他的领英资料上表示，他正在打造“基于经典计算机体系结构的量子计算控制系统”。

此次挖角背后是微软的量子计算大计——微软正在研发能承受超低温的量子计算芯片。

这些被挖来的工程师也被收入位于微软总部的量子计算机团队，为微软的量子计算芯片研发注入一股强大力量。

高通与微软有十多年合作经历

据报道， 新入职微软的这批工程师正在研发一款处理器，这款处理器最终将进入微软正在研发的量子计算机。

量子芯片需要承受量子计算所需的极端低温，因为温度、磁场或电力等任何干扰都可能使量子计算机的基本单位量子位坍塌，所以这项技术十分具有挑战性，因而微软才大挖高通墙角来攻坚备战。

虽然此次微软从高通挖走大批人才，但双方此前在其他领域有过长达十多年的合作，最早的一次可追溯至2000年，彼时微软正在积极进军移动领域，需要高通CDMA数字无线技术的助攻就在今年，微软还计划在其云数据中心使用低功耗的高通芯片。

双方也实质性地表示了在量子芯片上的合作意向，并曾就一款能够承受量子计算所需的极端低温的芯片进行过探讨，但因合作初期高通身陷各种麻烦，双方的合作貌似没有取得进展。

今年的高通可谓是麻烦缠身，年初有博通收购风波的再发酵，后又有与大客户苹果的摩擦再升级，以及高通收购恩智浦失败。

对身陷桎梏的高通来说，为数据中心研发专用芯片成本过高，于是大幅裁员滚滚而来。据报道，有消息透露，到今年6月，高通的数据中心项目已遭大幅削减，数据中心本来有1000名员工，后来只剩下300名。

微软的量子计算机布局

量子计算机之所以相较经典计算机更“快”，是因为量子计算是利用量子比特的叠加态来进行运算。

在经典计算机里，存储的信息单位是比特（bit），比特使用二进制，也就是说一个比特表示的不是“0”就是“1”。但量子计算机的信息单位是量子比特（qubit），量子比特可以表示“0”，也可以表示“1”，甚至还可以是“1”和“0”的叠加状态（superposition），即同时等于“0”和“1”。

理论上，2个量子比特的量子计算机每一步可以做到2的2次方，也就是4次运算，所以说，50量子比特的运算速度（2的50次方=1125亿亿次）将秒杀最强超级计算机（目前世界最强的超级计算机是神威·太湖之光，运算速度是每秒9.3亿亿次）。

而且，量子计算不仅“快”，还可以重新定义很懂程序和算法，颠覆医疗、军事、密码等众多领域，是技术革命的重要科技之一，也因此引来了各大科技巨头纷纷进军。

在这场科技界的顶级战役量子霸权争夺战上，微软已经进行了十多年的布局。

早在2005年，微软就开始钻研量子计算技术，由拓扑学（数学前沿领域）专家Michael Freedman领导成立量子研究实验室Station Q，并于同年投资旗下研究拓扑量子比特（量子计算的最基本单位）的团队，该团队提出可在半导体和超导体的混合结构中建造拓扑结构来保护量子比特。

经过十多年的技术积淀，微软于2016年宣布斥巨资开发量子计算机的原型产品，并于2017年的Microsoft Ignite大会上展示了拓扑量子位以及硬件软件生态系统开发方面取得的进展。

2017年的Microsoft Ignite大会上，微软还发布了为驾驭规模化量子计算机而专门优化的新的编程语言，让开发者能够编写量子程序——该程序在当前的量子模拟器上调试，并能够在未来真正的拓扑量子计算机上运行。

2018年微软研究员对马约拉纳费米子（Majorana fermions，是一种费米子，反粒子是其本身）的再发现（因为美籍华裔物理学家张首晟2017年已经发现马约拉纳费米子，所以此处表述为再发现）又使微软在量子计算之路上走得更远：荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）的微软研究员成功地在半导体和超导体材料组成的线缆中生成了马约拉纳费米子。

▲马约拉纳费米子（Majorana Fermions）

微软表示，将进一步将费米子转化为量子，并希望在今年年底实现这一目标，在5年内向其他企业提供可用的量子计算机。

2018年的Microsoft Build大会上，微软副总裁、量子计算部门的负责人Todd Holmdahl进一步透露微软的量子计算机规划——微软将在五年内造出第一台拥有100个拓扑量子比特的量子计算机，并且将其整合到微软云Azure当中。

将量子计算整合进微软云的规划在微软组织结构调整中也有体现。

今年年初，微软做出重大组织调整：将量子计算项目转移到了与其Azure云计算服务相关的硬件团队，并任命硬件高管Todd Holmdahl（托德·霍尔姆达尔）负责这个项目。

这一调整表明了微软计划将量子计算应用于Azure相关业务的战略决心。

“我们认为，量子可能会是我们这一代人最重大的技术，”霍尔姆达尔2017年12月接受采访时表示。“它可以解决过去无法解决的很多问题。”

为了更好地完成已公之于众的量子计算机规划，2018年9月，微软在丹麦Lyngby建立了一个新的量子材料实验室，该实验室的任务是生产用于构建第一台可扩展量子计算机的物理部件。

基于这个实验室，来自哥本哈根大学，丹麦技术大学和微软的工程师和研究人员将构建量子处理的核心量子比特。量子比特是量子信息的计量单位，用来描述信号的可能状态，其测量值接近绝对零度，量子态只允许读取一次且任何轻微误差都可能破坏其中包含的信息，所以极难测量。

据报道，一位知情人士表示，微软每年投入数以亿计的美元为量子计算机打造硬件和软件；另一位熟悉微软内情的人称，这个数字每年接近10亿美元。近期的一份文件显示，2018年微软全公司的研发费用达到147亿美元。

巨头的量子争霸战

巨头们自然不会放过量子计算这块兵家必争之地，英特尔、谷歌、IBM、微软以及中国的BAT都纷纷入局。

这场战争2015年就正式打响了，布局量子芯片者有之，布局量子计算机者有之，布局云端平台者有之。

就在刚刚过去的2018华为全联接大会上，华为推出了HiQ量子计算模拟器与编程框架。

芯片巨头英特尔于2017年成功测试17位量子超导计算芯片，并于2018年的CES上高调宣布已经成功设计、制造和交付49量子比特（量子位）的超导测试芯片Tangle Lake。

谷歌也当仁不让，于2018年3月公布了其72比特的量子芯片Bristlecone，并基于这款芯片开始了72位量子计算机的测试。

▲谷歌72位量子比特处理器Bristlecone

IBM则宣扬量子计算即服务（QCaaS），推出云端平台，并于2016年向开发者和研究人员开放能够处理超大数据的第一代量子处理器，以此为未来的商业化服务热身。2017年年底，IBM又推出第二代云端量子处理器，第二代处理器分为两款，第一款拥有16个量子比特，能够在云端加快处理速度；第二款的处理能力较第一款再增加一倍，并已设计为商用模型。IBM也于2017年11月对外宣布成功构建出50个量子比特原型机，并于三个月后的IBM Inaugural Index开发者大会上对外展示了这款原型机及其内部结构图。

国内BAT三家也已经全体进军量子计算领域，其中声势最大的是阿里。

阿里2013年就入局研究量子通信、2015年与中科院联合成立量子实验室、2018年的云栖大会上达摩院院长张建锋宣布开始研发超导量子芯片和量子计算系统。

相较而言，微软则扑朔迷离得多，自2016年宣布计划斥巨资开发量子计算机的原型产品后，公共场合再没有任何原型机相关宣传。

和谷歌、IBM选择超导回路这一量子技术不同，微软采用了完全不同的量子计算构建元件——“拓扑量子比特”——作为硬件堆栈基础。拓扑量子比特据称更为强大且易于构建起大规模系统——这意味着能应用于真实世界，而非单纯适用于实验室环境。

▲不同量子流派

因而，从一开始微软所希冀的就不是单纯的技术项目，而是量子计算的商用，这一愿景也应和了微软计划将量子计算机整合进Azure的布局。虽然IBM已经率先打造出QCaaS服务，不过其本质上更像是个实验环境，2017年末推出的量子计算编程语言Q#则使微软在QCaaS服务的战场上还有更大机会——提供基于Azure的QCaaS服务，同时配备更多具备通用性的量子计算功能。

结语：量子计算商用未来可期

虽然通用的量子计算机还前路漫漫，但专用的量子计算芯片则前路可期。

量子计算发展到2018年，已经不再仅限于留在实验室：谷歌和微软等科技巨头开始显露商业野心，纷纷表明，量子计算正在从纯粹的科学转变为工程建造。

商用量子计算对社会带来的变革将是不可计量的，不仅可以用来解决从饥饿到气候等全球社会面临的最棘手的问题，还可以用于加速新药研制、破解密码安全系统、设计新材料等等。

当然，还有翘首以待的AI临点与超级人工智能。