界面新聞?dòng)浾?| 劉素楠
界面新聞編輯 | 莊鍵
“我們期待迎來(lái)一個(gè)光量子計(jì)算的‘DeepSeek’時(shí)刻，借助半導(dǎo)體工藝的大規(guī)模生產(chǎn)和晶圓級(jí)生產(chǎn)，結(jié)合光電共封裝等技術(shù)，將光量子計(jì)算系統(tǒng)的生產(chǎn)向中央處理器（CPU）和圖形處理單元（GPU）的生產(chǎn)方式和成本邁進(jìn)。”上海交大教授、CHIPX院長(zhǎng)、圖靈量子創(chuàng)始人金賢敏對(duì)界面新聞表示，“未來(lái)，我們將推動(dòng)光量子芯片進(jìn)入百萬(wàn)量子比特的通用量子計(jì)算時(shí)代，讓算力像水電一樣普惠。”
11月6日，在2025年世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)烏鎮(zhèn)峰會(huì)上，上海交大無(wú)錫光子芯片研究院（CHIPX）與圖靈量子聯(lián)合研發(fā)的“實(shí)用化大規(guī)模高速可編程光量子計(jì)算芯片關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目，從全球34個(gè)國(guó)家400余項(xiàng)尖端科技成果中脫穎而出，榮獲大會(huì)最高獎(jiǎng)項(xiàng)“領(lǐng)先科技獎(jiǎng)”。
這是該獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立以來(lái)首個(gè)量子計(jì)算領(lǐng)域獲獎(jiǎng)成果，標(biāo)志著中國(guó)在光量子計(jì)算的芯片化與工程化應(yīng)用取得國(guó)際性突破。
“我們第一次完成百個(gè)光子級(jí)別的光量子計(jì)算芯片板卡，獲得了今天這個(gè)大獎(jiǎng)。到明年年中，我們認(rèn)為可以制出上千個(gè)光子級(jí)別的單個(gè)板卡。明年年底，我們希望能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的分布式量子計(jì)算集群。”獲獎(jiǎng)之后，金賢敏在接受界面新聞采訪時(shí)透露了上述規(guī)劃。
預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間，圖靈量子可能實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)量子物理比特，之后再進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)編碼，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模邏輯比特的通用光量子計(jì)算。
五年左右時(shí)間，圖靈量子或?qū)?chuàng)造通用量子計(jì)算的新紀(jì)元。
量子計(jì)算憑借指數(shù)級(jí)并行處理能力，是突破經(jīng)典計(jì)算極限的顛覆性技術(shù)。在經(jīng)典計(jì)算領(lǐng)域，GPU與數(shù)據(jù)處理單元（DPU）的出現(xiàn)，曾經(jīng)顯著加速了計(jì)算進(jìn)程。而量子處理單元（QPU）的出現(xiàn)，將給計(jì)算帶來(lái)前所未有的提升。
在這片前沿領(lǐng)域，IBM、谷歌、微軟、英特爾等巨頭早已布局，分化出超導(dǎo)電路、離子阱、半導(dǎo)體等多條技術(shù)路線。就在10月底，英偉達(dá)宣布推出將GPU計(jì)算性能與量子處理器緊密結(jié)合的新型系統(tǒng)架構(gòu)，以構(gòu)建加速的量子超級(jí)計(jì)算機(jī)。
其中，光量子計(jì)算路徑因其高穩(wěn)定性、室溫運(yùn)行以及與現(xiàn)有半導(dǎo)體工藝兼容等優(yōu)勢(shì)，被視為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模通用量子計(jì)算最具前景的技術(shù)路線。
過(guò)去，通過(guò)成百上千個(gè)光學(xué)鏡片搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)辦法，面臨系統(tǒng)穩(wěn)定性差、難以擴(kuò)展、無(wú)法自由編程等工程化和產(chǎn)業(yè)化的根本性難題。因此，芯片化集成是光量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化的必然路徑。
從2003年開(kāi)始在量子領(lǐng)域研究的金賢敏是其中的領(lǐng)軍者。他2014年從海外回國(guó)，擔(dān)任上海交大光子集成與量子信息實(shí)驗(yàn)室主任。
在將近20年時(shí)間的浸潤(rùn)中，金賢敏逐漸發(fā)現(xiàn)光量子領(lǐng)域越來(lái)越接近產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)看到國(guó)外陸續(xù)有光量子領(lǐng)域的企業(yè)成立并完成數(shù)億美元的的融資時(shí)，他決定創(chuàng)辦圖靈量子，讓頂尖的科研成果走出實(shí)驗(yàn)室，在歐美還沒(méi)有形成技術(shù)封鎖的光量子產(chǎn)業(yè)，占領(lǐng)一席之地。
“我希望圖靈量子可以用光子芯片和量子計(jì)算驅(qū)動(dòng)算力變革，為人類社會(huì)帶來(lái)顛覆性的變革?！苯鹳t敏稱。
2021年，圖靈量子在上海交大大零號(hào)灣成立，又在無(wú)錫落地上海交大無(wú)錫光子芯片研究院。2023年，圖靈量子和CHIPX在無(wú)錫建設(shè)了國(guó)內(nèi)首個(gè)量子人工智能計(jì)算中心。
2024年9月，在無(wú)錫建設(shè)的全國(guó)首條光子芯片中試線投用，預(yù)計(jì)年產(chǎn)能達(dá)12000片晶圓。這條中試線的建成和通線，讓圖靈量子實(shí)現(xiàn)了從芯片設(shè)計(jì)、晶圓級(jí)制備、封裝測(cè)試到系統(tǒng)集成的完整技術(shù)閉環(huán)，第一次使得光量子計(jì)算機(jī)成為工業(yè)級(jí)的產(chǎn)品。
由此，圖靈量子成為我國(guó)首家實(shí)現(xiàn)全鏈條自主可控的IDM模式光量子計(jì)算公司。IDM即垂直整合制造，是半導(dǎo)體行業(yè)中整合芯片設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)測(cè)試及銷售全流程的運(yùn)營(yíng)模式。
得益于自主可控的中試線和芯片化集成技術(shù)突破，光量子芯片研發(fā)周期從傳統(tǒng)的半年縮短至兩周，研發(fā)效率提升超10倍，解決了系統(tǒng)穩(wěn)定性難題，實(shí)現(xiàn)高速可編程、可擴(kuò)展的光量子芯片低成本、大規(guī)模制造。
“我們不僅突破了關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，構(gòu)建了芯片級(jí)創(chuàng)新到系統(tǒng)級(jí)部署的全鏈條自主可控體系，并建立了可擴(kuò)展、可工程的產(chǎn)業(yè)化方案?！苯鹳t敏表示。
芯片化集成破解了傳統(tǒng)光量子計(jì)算的工程化瓶頸，更確立了光量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。
CHIPX聯(lián)合圖靈量子推出的商用光量子計(jì)算機(jī)TuringQ Gen2 ，采用于量子-經(jīng)典混合架構(gòu)，系統(tǒng)支持超10萬(wàn)變量求解，單臺(tái)超100量子比特張量網(wǎng)絡(luò)，在化學(xué)、生物、金融等領(lǐng)域?qū)?fù)雜問(wèn)題求解效率提升千倍以上。結(jié)合模塊化、大規(guī)?；旌霞杉夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)靈活配置與通道擴(kuò)展，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算（HPC）可直接部署，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。
此外，CHIPX聯(lián)合圖靈量子打造了覆蓋硬件、軟件、平臺(tái)與行業(yè)的全棧自主可控“量子-經(jīng)典”混合智算解決方案，并率先落地“通算、超算、智算、量算”四算融合的新一代計(jì)算范式。將量子計(jì)算作為核心加速模塊嵌入經(jīng)典計(jì)算流程的產(chǎn)品，已在航空航天、生物醫(yī)藥、金融科技等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)示范應(yīng)用，提供超越經(jīng)典計(jì)算極限的新型算力支撐。
通用量子計(jì)算不可能“一步登天”，在商業(yè)化路徑上，圖靈量子強(qiáng)調(diào)“向下兼容、沿途下蛋”，一邊加大投入研發(fā)，一邊維持自身造血。
據(jù)金賢敏介紹，目前圖靈量子有三大業(yè)務(wù)板塊：量子計(jì)算、量子安全和光連接。去年，圖靈量子對(duì)標(biāo)谷歌量子計(jì)算部門，孵化創(chuàng)立了中國(guó)首家全解決方案后量子密碼安全公司——天機(jī)量子。此外，圖靈量子的光連接業(yè)務(wù)也在增長(zhǎng)。
“光量子計(jì)算芯片的低損耗、大規(guī)模調(diào)控和高帶寬的能力具有通用性，可以連接到衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、智算中心以及CPO（光模塊）?！彼忉屨f(shuō)。
在量子計(jì)算領(lǐng)域，圖靈量子的商業(yè)合作伙伴覆蓋了金融、生物醫(yī)藥和制造等行業(yè)，天機(jī)量子的市場(chǎng)則延伸至水電、新能源車、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域，光連接業(yè)務(wù)則滲透至星鏈模組公司、CPO等領(lǐng)域。
公開(kāi)信息顯示，2022年，圖靈量子營(yíng)收僅50萬(wàn)元，次年便突破千萬(wàn)元。金賢敏透露，今年公司營(yíng)收將突破億元，未來(lái)幾年有望保持每年300%的高速增長(zhǎng)。他進(jìn)一步透露，四年獲得五輪融資的圖靈量子，將在明年沖擊上市。
當(dāng)下，圖靈量子最迫切的需求是場(chǎng)景落地。金賢敏希望與千行百業(yè)合作，一起打磨產(chǎn)品，形成“殺手級(jí)”應(yīng)用。