來源: 第一財經(jīng)

后摩爾時代，全世界的科學(xué)家都在尋找新的計算體系和架構(gòu)來突破算力瓶頸，中國科學(xué)家將目光投向了用來支撐通用量子計算機的光芯片 新華社圖

后摩爾時代，全世界的科學(xué)家都在尋找新的計算體系和架構(gòu)來突破算力瓶頸，中國科學(xué)家將目光投向了用來支撐通用量子計算機的光芯片。

上海交通大學(xué)集成量子信息技術(shù)研究中心主任金賢敏在世界人工智能大會期間透露，他所創(chuàng)立的國內(nèi)首家光量子計算公司圖靈量子，目前已掌握了自主知識產(chǎn)權(quán)的三維和超高速光子芯片核心技術(shù)與工藝，從設(shè)計、流片到封裝測試，再到系統(tǒng)集成和量子算法，可實現(xiàn)光量子計算芯片的全鏈條研發(fā)。

光芯片研究全球處于同一起跑線

金賢敏在接受第一財經(jīng)記者采訪時表示：“人們對算力提升的需求是無止境的，我們處在計算能力真正爆發(fā)的前夜，通用量子計算機的時代正在到來?！?/p>

他解釋稱，實現(xiàn)通用量子計算機有三個前提——百萬量子比特的操縱能力、低環(huán)境要求、高集成度?！肮饬孔勇窂绞俏ㄒ荒軌驖M足這些條件的技術(shù)體系，是通向大規(guī)模通用量子計算最可行的路徑?！苯鹳t敏對第一財經(jīng)記者表示。

“核心技術(shù)是國之重器，中國需要在尚未完全成熟的光芯片領(lǐng)域占據(jù)先機?！敝袊茖W(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所副所長張龍近日接受第一財經(jīng)記者采訪時表示。

張龍認為，提高算力的根本性對策在于提高運算速度和降低運算功耗。“光學(xué)將能讓計算機芯片設(shè)計師克服電子學(xué)的根本局限?！睆堼埜嬖V第一財經(jīng)記者，“光子有超高信息容量、超低傳輸功耗和延時、超低信道干擾的特性，光子芯片將是未來科技發(fā)展的基礎(chǔ)性核心技術(shù)，在數(shù)據(jù)計算、光通信領(lǐng)域等具有極重大應(yīng)用前景?！?/p>

張龍說，當(dāng)前光芯片發(fā)展正處于類似于當(dāng)年大規(guī)模集成電路發(fā)展初期的關(guān)鍵節(jié)點，即將迎來產(chǎn)業(yè)的一次大爆發(fā)。目前世界各國均未在光子芯片領(lǐng)域形成絕對優(yōu)勢，全球光子芯片現(xiàn)階段研發(fā)處于同一起跑線，具備換道超車的重大戰(zhàn)略機遇。

中國量子科技基礎(chǔ)研究處于全球領(lǐng)先水平。本月初，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團隊聯(lián)合浙江大學(xué)，通過研制硅基光子集成芯片和優(yōu)化實時后處理，實現(xiàn)了速率達18.8Gbps迄今最快的實時量子隨機數(shù)發(fā)生器，這一研究成果為我國開發(fā)低成本商用量子隨機數(shù)發(fā)生器單芯片奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

核心加工技術(shù)仍待突破

但中國在量子科技產(chǎn)業(yè)化方面仍然有待突破。目前，包括谷歌、IBM、微軟、英特爾等美國科技巨頭都在量子計算技術(shù)方面投入了大量資源，推動量子計算技術(shù)從基礎(chǔ)研究向工程化方向發(fā)展。

中科院上海微系統(tǒng)所超導(dǎo)電子研究室主任、賦同科技董事長尤立星對第一財經(jīng)記者表示：“量子計算有不同的實現(xiàn)路徑，超導(dǎo)是一種，光也是一種。比如‘祖沖之號’是超導(dǎo)量子計算，‘九章’是光量子計算。”

去年12月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團隊成功構(gòu)建76個光子的量子計算原型機“九章”，實現(xiàn)了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務(wù)的快速求解。

不過與“九章”的集成型系統(tǒng)不同，圖靈量子做的是用于量子計算的小型光子芯片。在尤立星看來，與集成電路行業(yè)一樣，光量子芯片要取得技術(shù)突破，核心在于芯片的加工技術(shù)?！熬秃孟駛鹘y(tǒng)芯片要使用光刻技術(shù)實現(xiàn)微納加工一樣，光子芯片也需要實現(xiàn)高精度的微納加工，這是最大的挑戰(zhàn)。”

尤立星認為該領(lǐng)域是離市場化非常近的一個領(lǐng)域，有很好的產(chǎn)業(yè)化前景?！拔覀儜?yīng)該鼓勵更多小微高科技企業(yè)發(fā)展，把關(guān)鍵技術(shù)做到極致，而不一定需要把估值做得很大?！彼麑Φ谝回斀?jīng)記者說道。

壁仞科技創(chuàng)始人、董事長兼CEO張文認為，量子計算機在經(jīng)典計算機難以有效計算的領(lǐng)域有望提供超強算力，但目前量子計算無法完全取代經(jīng)典計算機，在實用性、成本和軟件上依然存在瓶頸，需進一步提升量子比特數(shù)和量子糾錯能力，量子計算機才有成功商用的可能。他表示，量子計算中短期可能的商業(yè)化途徑是云化和輸出專用算力。

華為量子計算軟件與算法首席科學(xué)家翁文康對第一財經(jīng)記者表示：“量子計算將帶來指數(shù)級增長的計算空間，1塊指甲大小的超導(dǎo)處理器，可以帶有50+量子比特(100納米)，超越所有經(jīng)典計算機的記憶體容量?！?/p>

但他也認為，大概率來看量子計算機短期內(nèi)并不會取代經(jīng)典計算機。“在量子系統(tǒng)仿真、量子化學(xué)、組合優(yōu)化、機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的專用量子計算機預(yù)計成熟期為3到5年，而在大數(shù)分解、數(shù)據(jù)庫搜索、量子動力學(xué)、量子人工智能等領(lǐng)域，通用量子計算機預(yù)計成熟期可能需要10年甚至更久?！蔽涛目嫡f道。