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未來產業 贏領明天丨當量子計算走出實驗室,如何探索量子科技的星辰大海?

人民網記者 董志雯
2023年11月14日14:23 | 來源:人民網-上海頻道
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對很多人而言,量子或許是一個“陌生”的詞匯。

近年來,量子技術所催生的技術變革和裝備發展正不斷改變著世界的面貌,並逐步成為經濟社會跨越發展的基石和動力。而隨著量子科學在量子計算、量子人工智能、量子通信、量子網絡、量子仿真等領域不斷實現新的突破,量子技術革命也受到越來越多的關注。

在圖靈量子的實驗室內,一支平均年齡不過30歲的青年團隊,正在光量子計算的新賽道上探索創新。這裡,相繼誕生了國內首家量子人工智能計算中心、首套“飛秒激光直寫三維光量子芯片系統”。

長江學者、上海交通大學特聘教授、圖靈量子創始人兼首席執行官金賢敏表示:“這是我們自主的國產裝備,無論是芯片工藝還是現在的設備,我們都從早期的追趕,現在到了‘領跑’。”

將量子計算帶出實驗室,帶著團隊“領跑”

帶著團隊“領跑”的金賢敏出生於1980年。2010年,金賢敏從中國科學技術大學博士畢業,加入英國牛津大學團隊攻讀博士后,之后又獲得歐盟瑪麗居裡學者資助開展光子芯片和量子信息交叉研究。

圖靈量子創始人兼CEO金賢敏。圖靈量子供圖

當時,量子計算芯片化、集成化的發展趨勢才剛開始,金賢敏所在的團隊是國際上最早開展光量子芯片研究的兩個團隊之一。

2014年11月,金賢敏回國進入上海交通大學,組建了集成量子信息技術研究中心。在校方的支持下,用了4年時間把技術進一步推向極限。

2018年,金賢敏制備出世界最大規模三維集成光量子計算集成芯片,並演示了真正空間二維量子行走,此項成果發表在《科學-進展》上,並被評為2018年十大光學產業技術。同年,金賢敏制備出了首個軌道角動量波導光子芯片。

直到回國7年后,他才真正將科研成果向產業轉化付諸實施。在有了創業的想法后,金賢敏向上海交通大學校領導匯報了自己的科研成果產業化構想,不僅獲得了肯定,還得到了各方面大力支持。

2021年,他在與交大一街之隔的科創園區創立了圖靈量子。學校還有一系列促進成果轉化的“組合拳”,這些都讓金賢敏很受鼓舞,他說:“支持科研產業轉化,我們現在所在的交大附近的創業環境,使得我們有一些兼顧的能力,把科研和產業結合起來。”

自主研發,創新不止步

金賢敏介紹,圖靈量子構建了自主可控的光量子芯片和量子算法雙底層核心技術,布局光量子芯片、專用光量子計算機、光子處理器、光量子測控系統、光量子EDA軟件、求解器、算法安全平台以及量子雲智算平台等軟硬件全棧產品。

在底層技術方面,公司在薄膜鈮酸鋰光子芯片技術和飛秒激光直寫三維光子芯片技術上擁有深厚積累,構建了發展大規模集成光子計算的技術基石。在底層芯片方面,公司已推出三維光量子芯片、超快可編程光量子芯片。基於此,公司研發了世界首台全系統集成的商用科研級專用光量子計算機。

飛秒激光直寫三維光量子芯片技術。圖靈量子供圖

在軟件方面,自主研發國內首款商用光量子計算模擬軟件FeynmanPAQS,同時也是三維光子芯片設計的EDA軟件﹔打造了量子計算軟件庫與AI平台DeepQuantum,釋放量子計算算力﹔同時圍繞經典量子混合計算,推出量擎量子計算開發平台。

在算法方面,核心團隊研發出Quantum Inspire求解器,打破了高性能求解器被國外巨頭壟斷的局面。

產業化指日可待,未來可期

鈮酸鋰薄膜(LNOI)光子芯片技術。圖靈量子供圖

目前,圖靈量子已推出量子安全解決方案、FinQ量子金融整體解決方案、量子AI生物制藥算法應用、場端視覺解決方案、量子教育解決方案等。此外,還打造了向生態開放的應用商城QStore,助力量子應用發展。

圖靈量子光芯片組研發人員馬少鵬告訴記者:“光子和量子這塊,可能是中國要突破的瓶頸,如果這樣的話,可能是一個比較好的選擇路徑。”

另一位研發人員時英龍則表示:“就像拓荒者一樣,去到新的領域去拓荒,如果做成功的話,就是非常有成就感的事情。”

2023年,圖靈量子和上海交通大學無錫光子芯片研究院聯手打造國內首個量子人工智能計算中心——太湖量子智算中心在無錫市濱湖區揭牌。

“這裡有望國內算力設施新范式和新標杆,並促進我國量子信息和人工智能學科建設,加速打贏關鍵核心技術攻堅戰,在量子科技和人工智能引領的科技競爭中掌握主動權提供有效助力,同時為數字經濟持續增添新的引擎驅動力。”金賢敏期許。

“技術自主可控,迭代快速,應該把技術和賦能百業的特質發揮好,體現我們的價值。”金賢敏表示,從創立之初起,圖靈量子便始終堅持走自主研發的道路,以光量子芯片為核心,致力於從研發專用光量子計算機逐漸過渡到大規模通用光量子計算機,同時力推量子計算賦能百業,技術路線圖既腳踏實地,又志存高遠。目前,公司在科研團隊規模和技術實力上已可與國際同行一較高下。

眼下,以科研蓄力產業,以產業供給科研,圖靈量子走向智算未來的每一步都擲地有聲。

(責編:沐一帆、軒召強)

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