德企組建技術(shù)聯(lián)盟，準(zhǔn)備攻堅(jiān)光量子計(jì)算芯片

據(jù)外媒報(bào)道，由德國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Q.ANT牽頭，14家合作伙伴組成“PhoQuant”項(xiàng)目，目前正在開(kāi)展可在常溫下運(yùn)行的光量子計(jì)算芯片研發(fā)。

近年來(lái)，關(guān)于通用量子計(jì)算機(jī)的新聞屢屢見(jiàn)于報(bào)端，IBM(國(guó)際商用機(jī)器)、谷歌和英特爾等公司競(jìng)相宣告實(shí)現(xiàn)了更高的量子比特?cái)?shù)紀(jì)錄，但幾十個(gè)甚至更多的量子比特?cái)?shù)，若無(wú)法全互連、精度不夠且難以糾錯(cuò)，通用量子計(jì)算依然難以實(shí)現(xiàn)。與之相比，模擬量子計(jì)算可以直接構(gòu)建量子系統(tǒng)，無(wú)需依賴復(fù)雜量子糾錯(cuò)。作為模擬量子計(jì)算的一個(gè)強(qiáng)大算法內(nèi)核，二維空間中的量子行走，能夠?qū)⑻囟ㄓ?jì)算任務(wù)對(duì)應(yīng)到量子演化空間中的相互耦合系數(shù)矩陣中。當(dāng)量子演化體系能夠制備得足夠大并且能靈活設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)許多算法和計(jì)算任務(wù)，展現(xiàn)出遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)。

上海交大金賢敏團(tuán)隊(duì)通過(guò)飛秒激光直寫技術(shù)制備了節(jié)點(diǎn)數(shù)多達(dá)49×49的三維光量子計(jì)算芯片。這種世界最大規(guī)模的光量子計(jì)算芯片，使得真正空間二維自由演化的量子行走得以在實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)，并將促進(jìn)未來(lái)更多以量子行走為內(nèi)核的量子算法的實(shí)現(xiàn)。

《基于光子芯片的二維量子行走實(shí)驗(yàn)研究》的論文顯示，研究人員通過(guò)發(fā)展高亮度單光子源和高時(shí)空分辨的單光子成像技術(shù)，直接觀察了光量子的二維行走模式輸出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證量子行走不論在一維還是二維演化空間中，都具有區(qū)別于經(jīng)典隨機(jī)行走的彈道式傳輸特性。這種加速傳輸正是支持量子行走能夠在許多算法中超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。曾有理論指出瞬態(tài)網(wǎng)絡(luò)特性只在大于一維的量子行走中才能實(shí)現(xiàn)，而以往準(zhǔn)二維量子行走實(shí)驗(yàn)由于受限的量子演化空間，無(wú)法觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳播特征。該研究首次在實(shí)驗(yàn)中成功觀測(cè)到了瞬態(tài)網(wǎng)絡(luò)特性，進(jìn)一步驗(yàn)證了所實(shí)現(xiàn)的量子行走的二維特征。

許多專家認(rèn)為，相比電子，光子的速度更快、耗能更低，所以一旦光量子芯片能夠研發(fā)成功，所發(fā)揮的性能將比普通的電子芯片更強(qiáng)。最重要的是，光量子芯片的研發(fā)和制作，并不依賴西方的高端光刻機(jī)，這也意味著，一旦該技術(shù)研制成功，并且走向成功，我們將徹底打破被西方卡脖子的局面。甚至在該領(lǐng)域，乃至未來(lái)全球的芯片市場(chǎng)，我們都能占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

據(jù)《時(shí)代聯(lián)合報(bào)(Times Union)》報(bào)道，美國(guó)參議院多數(shù)黨領(lǐng)袖Charles Schumer爭(zhēng)取了2500萬(wàn)美元的贈(zèng)款，以支持芯片代工廠格芯(GlobalFoundries)和量子計(jì)算公司PsiQuantum開(kāi)發(fā)下一代量子計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)將超越當(dāng)今最先進(jìn)的系統(tǒng)。量子計(jì)算技術(shù)的下一個(gè)前沿領(lǐng)域正在紐約州北部開(kāi)發(fā)。我很自豪能夠?yàn)楦裥竞蚉siQuantum之間擴(kuò)大的合作伙伴關(guān)系提供2500萬(wàn)美元的聯(lián)邦資金，以支持羅馬實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行的前沿研究，創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)，并確保美國(guó)作為前沿技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的未來(lái)，”Schumer表示，中國(guó)正在爭(zhēng)取在美國(guó)之前制造世界上第一臺(tái)實(shí)用量子計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)將密切關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略。

在俄烏沖突的影響下，西方國(guó)家開(kāi)始圍繞俄羅斯進(jìn)行一系列的制裁，使得本就復(fù)雜的局勢(shì)變得越來(lái)越不明朗。如今美國(guó)及北約不斷給烏克蘭希望，為烏克蘭提供軍事援助，希望該國(guó)繼續(xù)對(duì)抗俄羅斯。與此同時(shí)，美國(guó)還不忘拉攏別國(guó)，試圖通過(guò)制裁的手段改變其他國(guó)家的立場(chǎng)。相關(guān)人員表示，為了限制俄羅斯的發(fā)展，美國(guó)的制裁使得俄方面臨嚴(yán)峻問(wèn)題，尤其是芯片領(lǐng)域造成巨大影響。在高新技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，各國(guó)都十分清楚先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)有多重要。

由于光量子芯片的研發(fā)制造不需要國(guó)外的光刻機(jī)，這意味著我國(guó)未來(lái)或許能夠突破封鎖打破壟斷，擺脫對(duì)國(guó)外光刻機(jī)的依賴。我國(guó)團(tuán)隊(duì)的發(fā)力讓美國(guó)坐立不安，甚至也開(kāi)始對(duì)光量子芯片技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。專家表示，我國(guó)雖然取得令人激動(dòng)地成就，但未來(lái)仍需要刻苦研發(fā)，爭(zhēng)取開(kāi)拓新的領(lǐng)域。