后摩爾時代，全世界的科學家都在尋找新的計算體系和架構來突破算力瓶頸，中國科學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，全世界的科學家都在尋找新的計算體系和架構來突破算力瓶頸，中國科學家將目光投向了用來支撐通用量子計算機的光芯片。
上海交通大學集成量子信息技術研究中心主任金賢敏在世界人工智能大會期間透露，他所創立的國內首家光量子計算公司圖靈量子，目前已掌握了自主知識產權的三維和超高速光子芯片核心技術與工藝，從設計、流片到封裝測試，再到系統集成和量子算法，可實現光量子計算芯片的全鏈條研發。
光芯片研究全球處于同一起跑線
金賢敏在接受第一財經記者采訪時表示：“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的前夜，通用量子計算機的時代正在到來。”
他解釋稱，實現通用量子計算機有三個前提——百萬量子比特的操縱能力、低環境要求、高集成度。“光量子路徑是唯一能夠滿足這些條件的技術體系，是通向大規模通用量子計算最可行的路徑。”金賢敏對第一財經記者表示。
“核心技術是國之重器，中國需要在尚未完全成熟的光芯片領域占據先機。”中國科學院上海光學精密機械研究所副所長張龍近日接受第一財經記者采訪時表示。
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。“光學將能讓計算機芯片設計師克服電子學的根本局限。”張龍告訴第一財經記者，“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展的基礎性核心技術，在數據計算、光通信領域等具有極重大應用前景。”
張龍說，當前光芯片發展正處于類似于當年大規模集成電路發展初期的關鍵節點，即將迎來產業的一次大爆發。目前世界各國均未在光子芯片領域形成絕對優勢，全球光子芯片現階段研發處于同一起跑線，具備換道超車的重大戰略機遇。
中國量子科技基礎研究處于全球領先水平。本月初，中國科學技術大學潘建偉院士團隊聯合浙江大學，通過研制硅基光子集成芯片和優化實時后處理，實現了速率達18.8Gbps迄今最快的實時量子隨機數發生器，這一研究成果為我國開發低成本商用量子隨機數發生器單芯片奠定了堅實的技術基礎。
核心加工技術仍待突破
但中國在量子科技產業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方面投入了大量資源，推動量子計算技術從基礎研究向工程化方向發展。
中科院上海微系統所超導電子研究室主任、賦同科技董事長尤立星對第一財經記者表示：“量子計算有不同的實現路徑，超導是一種，光也是一種。比如‘祖沖之號’是超導量子計算，‘九章’是光量子計算。”
去年12月，中國科學技術大學潘建偉院士團隊成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”，實現了具有實用前景的“高斯玻色取樣”任務的快速求解。
不過與“九章”的集成型系統不同，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，與集成電路行業一樣，光量子芯片要取得技術突破，核心在于芯片的加工技術。“就好像傳統芯片要使用光刻技術實現微納加工一樣，光子芯片也需要實現高精度的微納加工，這是最大的挑戰。”
尤立星認為該領域是離市場化非常近的一個領域，有很好的產業化前景。“我們應該鼓勵更多小微高科技企業發展，把關鍵技術做到極致，而不一定需要把估值做得很大。”他對第一財經記者說道。
壁仞科技創始人、董事長兼CEO張文認為，量子計算機在經典計算機難以有效計算的領域有望提供超強算力，但目前量子計算無法完全取代經典計算機，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家翁文康對第一財經記者表示：“量子計算將帶來指數級增長的計算空間，1塊指甲大小的超導處理器，可以帶有50+量子比特(100納米)，超越所有經典計算機的記憶體容量。”
但他也認為，大概率來看量子計算機短期內并不會取代經典計算機。“在量子系統仿真、量子化學、組合優化、機器學習等領域的專用量子計算機預計成熟期為3到5年，而在大數分解、數據庫搜索、量子動力學、量子人工智能等領域，通用量子計算機預計成熟期可能需要10年甚至更久。”翁文康說道。
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