后摩尔时代，全世界的科学家都在寻找新的计算体系和架构来突破算力瓶颈，中国科学家将目光投向了用来支撑通用量子计算机的光芯片。
上海交通大学集成量子信息技术研究中心主任金贤敏在世界人工智能大会期间透露，他所创立的国内首家光量子计算公司图灵量子，目前已掌握了自主知识产权的三维和超高速光子芯片核心技术与工艺，从设计、流片到封装测试，再到系统集成和量子算法，可实现光量子计算芯片的全链条研发。
光芯片研究全球处于同一起跑线
金贤敏在接受第一财经记者采访时表示：“人们对算力提升的需求是无止境的，我们处在计算能力真正爆发的前夜，通用量子计算机的时代正在到来。”
他解释称，实现通用量子计算机有三个前提——百万量子比特的操纵能力、低环境要求、高集成度。“光量子路径是唯一能够满足这些条件的技术体系，是通向大规模通用量子计算最可行的路径。”金贤敏对第一财经记者表示。
“关键核心技术是国之重器，中国需要在尚未完全成熟的光芯片领域占据先机。”中国科学院上海光学精密机械研究所副所长张龙近日接受第一财经记者采访时表示。
中国科学院上海光学精密机械研究所副所长张龙对第一财经记者表示：“基于冯·诺依曼架构的电子计算机已无法满足大数据时代对算力与功耗的要求，大数据时代对算力的需求每三个半月翻一番，远超摩尔定律的供给量。”
张龙认为，提高算力的根本性对策在于提高运算速度和降低运算功耗。“光学将能让计算机芯片设计师克服电子学的根本局限。”张龙告诉第一财经记者，“光子有超高信息容量、超低传输功耗和延时、超低信道干扰的特性，光子芯片将是未来科技发展的基础性核心技术，在数据计算、光通信领域等具有极重大应用前景。”
张龙说，当前光芯片发展正处于类似于当年大规模集成电路发展初期的关键节点，即将迎来产业的一次大爆发。目前世界各国均未在光子芯片领域形成绝对优势，全球光子芯片现阶段研发处于同一起跑线，具备换道超车的重大战略机遇。
中国量子科技基础研究处于全球领先水平。本月初，中国科学技术大学潘建伟院士团队联合浙江大学，通过研制硅基光子集成芯片和优化实时后处理，实现了速率达18.8Gbps迄今最快的实时量子随机数发生器，这一研究成果为我国开发低成本商用量子随机数发生器单芯片奠定了坚实的技术基础。
核心加工技术仍待突破
但中国在量子科技产业化方面仍然有待突破。目前，包括谷歌、IBM、微软、英特尔等美国科技巨头都在量子计算技术方面投入了大量资源，推动量子计算技术从基础研究向工程化方向发展。
中科院上海微系统所超导电子研究室主任、赋同科技董事长尤立星对第一财经记者表示：“量子计算有不同的实现路径，超导是一种，光也是一种。比如’祖冲之号’是超导量子计算，’九章’是光量子计算。”
去年12月，中国科学技术大学潘建伟院士团队成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，实现了具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解。
不过与“九章”的集成型系统不同，图灵量子做的是用于量子计算的小型光子芯片。在尤立星看来，与集成电路行业一样，光量子芯片要取得技术突破，核心在于芯片的加工技术。“就好像传统芯片要使用光刻技术实现微纳加工一样，光子芯片也需要实现高精度的微纳加工，这是最大的挑战。”
此外，“如何实现片上光源和光子探测也是光子芯片，特别是光量子芯片发展的核心技术。”尤立星对第一财经记者表示，
尤立星看好光芯片的发展，他认为该领域是离市场化非常近的一个领域，有很好的产业化前景。“我们应该鼓励更多小微高科技企业发展，把关键技术做到极致，而不一定需要把估值做得很大。”他对第一财经记者说道，“资本总是逐利的，资本的介入有时会”催熟”小型高科技企业，并不总是有利的。”
壁仞科技创始人、董事长兼CEO张文认为，量子计算机在经典计算机难以有效计算的领域有望提供超强算力，但目前量子计算无法完全取代经典计算机，在实用性、成本和软件上依然存在瓶颈，需进一步提升量子比特数和量子纠错能力，量子计算机才有成功商用的可能。他表示，量子计算中短期可能的商业化途径是云化和输出专用算力。
华为量子计算软件与算法首席科学家翁文康对第一财经记者表示：“量子计算将带来指数级增长的计算空间，1块指甲大小的超导处理器，可以带有50+量子比特 (100纳米)，超越所有经典计算机的记忆体容量。”他对第一财经记者表示。
但他也认为，大概率来看量子计算机短期内并不会取代经典计算机。“在量子系统仿真、量子化学、组合优化、机器学习等领域的专用量子计算机预计成熟期为3到5年，而在大数分解、数据库搜索、量子动力学、量子人工智能等领域，通用量子计算机预计成熟期可能需要10年甚至更久。”翁文康说道。
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2021-11-16 14:55:22 来源：