◎李進(jìn)科技商報(bào)記者吳羊毫
蘭州本源量子估算科技有限責(zé)任公司與成都晶合輯成電路股份有限公司近日簽署合作合同，雙方宣布共同建設(shè)“本源-晶合量子芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，將在極高溫集成電路領(lǐng)域進(jìn)行工藝合作開發(fā)以及工程流片驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)從量子芯片設(shè)計(jì)到封裝測試全鏈條開發(fā)。
“隨著半導(dǎo)體行業(yè)‘缺芯’問題愈演愈烈，我國作為全球最大芯片進(jìn)口國，個(gè)別高檔芯片受制于美國廠商。但在未來的量子估算時(shí)代，這些情況將會(huì)大為改觀。”本源量子總總監(jiān)張輝博士告訴科技商報(bào)記者。
從設(shè)計(jì)到封裝全鏈條開發(fā)
“目前，國外量子芯片的生產(chǎn)仍以實(shí)驗(yàn)室加工為主。但要研發(fā)性能愈發(fā)優(yōu)越的量子芯片，必然須要成熟的制造工藝與產(chǎn)線化的生產(chǎn)加工模式。”張輝告訴記者，為促進(jìn)國外量子估算產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，讓量子估算技術(shù)從科研成果向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用轉(zhuǎn)化，本源量子與晶合輯成宣布牽手共建“本源-晶合量子芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，目的就是讓量子計(jì)算機(jī)最核心部件——國產(chǎn)量子芯片產(chǎn)線盡快落地。
據(jù)介紹，實(shí)驗(yàn)室將實(shí)現(xiàn)從芯片設(shè)計(jì)到封裝測試全鏈條開發(fā)量子傳輸實(shí)物，重點(diǎn)攻關(guān)量子芯片設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體和超導(dǎo)量子芯片的設(shè)計(jì)研制、試制，量子芯片制造和封裝測試，QGPU、FPGA、ASIC等高檔專用芯片的產(chǎn)線化中試。
張輝表示，“本源-晶合量子芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”在超導(dǎo)的技術(shù)路線上，將對標(biāo)IBM、谷歌等國際大鱷，在半導(dǎo)體技術(shù)線上則對標(biāo)英特爾的22nm、CEA-Leti28nmFDSOI，因而塑造國外第一家面向產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用的量子芯片實(shí)驗(yàn)室，努力建成國際先進(jìn)的量子芯片專用的微電子研究中心。
擁有顛覆算力的量子芯片
產(chǎn)業(yè)化即將上路
量子計(jì)算機(jī)基于疊加與糾纏的量子熱學(xué)特點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超精典計(jì)算機(jī)的算力飛越，被喻為信息時(shí)代的“核裝備”，關(guān)系著國家的未來核心競爭力。而量子芯片就是這項(xiàng)顛覆性技術(shù)的核心環(huán)節(jié)。
與精典計(jì)算機(jī)中的CPU類似，量子芯片是量子計(jì)算機(jī)的中央處理器，也被稱為QPU(Unit)，它集成了量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算單元——量子比特。一塊量子芯片的制造工藝越成熟、集成的量子比特?cái)?shù)目越多，它的運(yùn)算能力也就越強(qiáng)悍。理論上，擁有300個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)所能運(yùn)算的數(shù)據(jù)量超過整個(gè)宇宙的原子數(shù)目總和。
當(dāng)前，進(jìn)展最快的是超導(dǎo)量子技術(shù)。2019年10月，微軟公司用一塊53比特的超導(dǎo)量子芯片實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性，證明了在某一特定問題上（隨機(jī)量子電路取樣）量子計(jì)算機(jī)趕超精典計(jì)算機(jī)的能力。
本源量子計(jì)算機(jī)
正因這么，微軟、IBM等國際大鱷均押注超導(dǎo)量子技術(shù)路線。而半導(dǎo)體量子點(diǎn)技術(shù)則能與現(xiàn)代大規(guī)模集成電路制造工藝兼容，具有良好的可擴(kuò)充、可集成特點(diǎn)，被覺得是未來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模實(shí)用化量子估算的最佳候選體系之一。同時(shí)也是因特爾、法國Leti、鴻海科技所選擇的技術(shù)路線。
“我們的目標(biāo)是研發(fā)工藝更加成熟、量子比特?cái)?shù)目更多的量子芯片，由于它是量子計(jì)算機(jī)發(fā)展公路上的關(guān)鍵一環(huán)。”張輝告訴記者，本源量子緊追國際先進(jìn)，布局了超導(dǎo)量子技術(shù)與半導(dǎo)體量子點(diǎn)技術(shù)。尤其在半導(dǎo)體量子點(diǎn)技術(shù)路線上，依托中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，常年承當(dāng)科技部超級973計(jì)劃——固態(tài)量子芯片研究、國家重點(diǎn)研制計(jì)劃——半導(dǎo)體量子芯片研究，是國外惟一進(jìn)行該技術(shù)研制的單位。
本源第一代超導(dǎo)24比特量子處理器夸父KFC24-100
截止目前，本源量子已先后推出了本源第一代6比特超導(dǎo)量子芯片—夸父KFC6-130、第一代24比特超導(dǎo)量子芯片—夸父KFC24-100、本源第二代硅基載流子二比特量子芯片—玄微XWS2-200等，其保真度、相干時(shí)間等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外領(lǐng)先、國際一流水準(zhǔn)。
本源超導(dǎo)24比特量子芯片實(shí)物及封裝
構(gòu)建量子估算產(chǎn)業(yè)“生態(tài)鏈”
去年3月，由本源量子提供的超導(dǎo)量子芯片幫助中科大、浙江學(xué)院、山東學(xué)院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)量子門容錯(cuò)可控研究，而且發(fā)表了重要科研成果。
加速探求量子估算應(yīng)用落地，本源量子在2018年?duì)款^組建了國外首個(gè)量子估算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟——本源量子估算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟OQIA，牽手量子估算上下集會(huì)業(yè)伙伴，建立量子估算產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。
“聯(lián)盟重點(diǎn)以量子估算的生產(chǎn)制造、生態(tài)應(yīng)用、科普教育為驅(qū)動(dòng)，著重構(gòu)建量子估算生產(chǎn)制造鏈、量子估算生態(tài)應(yīng)用鏈、量子估算科普教育鏈。”張輝告訴記者，量子估算生產(chǎn)制造鏈，主要囊括量子計(jì)算機(jī)生產(chǎn)制造上下游企業(yè)，目前聯(lián)盟成員包括晶合輯成、中船重工709所、成都中微達(dá)信、中船重工鵬力等單位。而量子估算生態(tài)應(yīng)用鏈，則以市場導(dǎo)向和產(chǎn)業(yè)需求為指引，推動(dòng)量子估算在各種場景的應(yīng)用開發(fā)。目前主要有哈師大機(jī)器人、臻天鏈、云從科技、中科類腦、合肥大數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理公司、建信金融科技等企業(yè)加盟。
“為了未來競爭不至于落后于人，量子估算也必須‘從娃娃抓起’。”張輝表示，目前本源量子已與中國科學(xué)技術(shù)學(xué)院、華中科技學(xué)院、哈爾濱工業(yè)學(xué)院、西安電子科技學(xué)院、西安交通學(xué)院、南京民航航天學(xué)院、中國海洋學(xué)院、問天量子、中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、海利爾集團(tuán)等機(jī)打造立聯(lián)系，共同構(gòu)建量子估算科普教育鏈量子傳輸實(shí)物，搭建服務(wù)科普產(chǎn)業(yè)的資源共享平臺。