量旋科技努力在超導(dǎo)量子技術(shù)上取得突破 明年或?qū)l(fā)布的首臺超導(dǎo)量子計算機

在量子計算將改變世界，并革新醫(yī)學(xué)、通信和人工智能技術(shù)的夢想風(fēng)口下，中國正尋求打破美國、歐洲在這一領(lǐng)域近乎壟斷的局面。

12月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等組成的研究團隊，與中科院上海微系統(tǒng)所、國家并行計算機工程技術(shù)研究中心合作，構(gòu)建了76個光子的量子計算原型機“九章”，200秒內(nèi)完成“高斯玻色取樣”的快速求解，實現(xiàn)了“量子計算優(yōu)越性”（Quantum Supremacy）的里程碑式突破。相關(guān)研究成果登在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志上，并引發(fā)全民熱議。

就在“九章”官宣的同一天，深圳的一家量子計算領(lǐng)域初創(chuàng)公司“量旋科技”（SpinQ）宣布完成數(shù)千萬人民幣A輪融資，由深圳高新投領(lǐng)投，前幾輪老股東跟投。此輪融資將主要用于超導(dǎo)芯片量子計算機的研發(fā)與生產(chǎn)。

盡管量旋科技聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理鄒均庭博士告訴鈦媒體App，選在同天公布這一消息純屬巧合，“要是知道他們發(fā)新聞我們就錯開了”。但他也同時指出，相比陸朝陽團隊發(fā)布的“九章”常溫光量子突破性論文，量旋科技則希望量子計算機從科研走向落地階段，落實到具體商業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，尋求實現(xiàn)量子計算的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

量旋科技成立于2018年，是致力于量子計算的初創(chuàng)公司，專注于超導(dǎo)量子計算機、桌面型核磁共振量子計算機、以及量子計算相關(guān)軟件的自主研發(fā)和生產(chǎn)。

創(chuàng)始團隊方面，鄒均庭畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（“中科大”），研究生期間師從中國科學(xué)院院士、中國物理學(xué)家杜江峰院士，博士畢業(yè)后到了核磁共振儀（NMR）等美國科學(xué)儀器制造商布魯克（Bruker）公司；公司另一位創(chuàng)始人、董事長項金根則本科和博士均畢業(yè)于清華大學(xué)物理系，博士畢業(yè)后，項金根在哈佛大學(xué)擔(dān)任博士后和副研究員職位，此后進(jìn)入計算機科學(xué)領(lǐng)域，曾在多家公司擔(dān)任軟件和算法負(fù)責(zé)人。公司聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)家曾蓓博士為香港科技大學(xué)物理系教授，在清華物理系獲得本科和碩士學(xué)位，博士階段在麻省理工學(xué)院師從量子計算先驅(qū)人物Isaac Chuang，從事量子計算研究超過20年。

產(chǎn)品方面，目前量旋科技已推出桌面型核磁共振量子計算機“雙子座”，可以鏈接多個量子計算體系的云服務(wù)平臺“金牛座”，并實現(xiàn)了部分硬件銷售。公司接下來主要研發(fā)重心將在超導(dǎo)芯片量子計算機層面，以及對“雙子座”的更新迭代。

鄒均庭向鈦媒體App透露，量旋科技最快在2021年底發(fā)布其首個自主可控的超導(dǎo)芯片量子計算機，并希望五年內(nèi)超越國內(nèi)同行，實現(xiàn)400量子比特（Qubits）超導(dǎo)量子計算機的商業(yè)化這一宏偉目標(biāo)。

“實現(xiàn)量子計算的商業(yè)化”是量旋科技的核心競爭力

量子是構(gòu)成物質(zhì)的基本單元，是不可分割的微觀粒子（譬如光子和電子等）的統(tǒng)稱。而量子信息技術(shù)（量子科技）是指通過對光子、電子和冷原子等微觀粒子系統(tǒng)，及其量子態(tài)進(jìn)行精確的人工調(diào)控和觀測，借助量子疊加和量子糾纏等獨特物理現(xiàn)象，以經(jīng)典0和1理論無法實現(xiàn)的方式獲取、傳輸和處理信息。

今年10月16日下午，中共中央政治局就量子科技研究和應(yīng)用前景舉行第二十四次集體學(xué)習(xí)，將“量子科技”上升為國家戰(zhàn)略。華安證券發(fā)布研報認(rèn)為，量子科技有望成為中國在全球科技產(chǎn)業(yè)中“換道超車”、掌握產(chǎn)業(yè)鏈話語權(quán)的重要核心技術(shù)。

從產(chǎn)業(yè)技術(shù)應(yīng)用演進(jìn)來看，量子力學(xué)的發(fā)展促使量子科技產(chǎn)業(yè)第一次浪潮興起，誕生了包括激光、半導(dǎo)體（硅）和磁共振成像（MRI）等具有劃時代的重大科技突破。

如今，隨著基礎(chǔ)研究帶來技術(shù)突破，量子科技產(chǎn)業(yè)即將迎來第二次發(fā)展浪潮。

當(dāng)前量子科技的具體應(yīng)用主要包括量子通信、量子計算和量子精密測量三個分支。

量子通信：利用微觀粒子的量子疊加態(tài)或量子糾纏效應(yīng)等進(jìn)行的信息或密鑰傳輸，基于量子力學(xué)保證密鑰分發(fā)的安全性，主要分量子隱形傳態(tài)（QT）和量子密鑰分發(fā)（QKD）兩類。

量子計算：以量子比特為基本單元，通過量子態(tài)的受控演化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲計算，具有經(jīng)典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強并行處理能力，以實現(xiàn)計算機算力指數(shù)級增長趨勢。在當(dāng)下摩爾定律已接近極限、數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長的需求背景下，量子計算擁有極強的技術(shù)潛力，可應(yīng)用于復(fù)雜場景下的技術(shù)應(yīng)用。

量子精密測量：基于微觀粒子系統(tǒng)及其量子態(tài)的精密測量，完成被測系統(tǒng)物理量的執(zhí)行變換和信息輸出，在測量精度靈敏度和穩(wěn)定性等方面，比傳統(tǒng)測量技術(shù)有明顯優(yōu)勢。

在這其中，包括量旋科技、IonQ、IBM量子計算中心等均是量子計算這一賽道的企業(yè)機構(gòu)，也是實現(xiàn)未來通用型量子計算機的唯一路徑。

根據(jù)BCG預(yù)測，到2030年，量子計算的應(yīng)用市場規(guī)模有望達(dá)到500多億美元，發(fā)展空間廣闊。

目前量子計算主要有超導(dǎo)、離子阱、硅（芯片）量子點、拓?fù)?、光量子、分子自旋等多個技術(shù)路徑。不過，該技術(shù)現(xiàn)階段仍處于科研開發(fā)階段，成本過高、投入周期長，大部分量子計算技術(shù)實現(xiàn)條件較為苛刻，從而短期內(nèi)難以實現(xiàn)商業(yè)化，是VC非常謹(jǐn)慎投資的領(lǐng)域之一。

國內(nèi)外的量子計算領(lǐng)域公司普遍以離子阱或超導(dǎo)量子比特作為主流量子計算機研發(fā)路線，因為以穩(wěn)定長相干時間和高計算精度的特點被行業(yè)認(rèn)同。但這兩種技術(shù)實現(xiàn)條件較為苛刻：一是需要在超真空和極低溫（接近絕對零度，約零下459華氏度）。的物理狀態(tài)下進(jìn)行，一般只能在專業(yè)實驗室內(nèi)實現(xiàn)；二是離子阱或超導(dǎo)的量子計算機體積過大，成本過高，對于運輸攜帶等租賃設(shè)備來說，依然存在優(yōu)化空間。

2018年，谷歌公司宣布制造出行業(yè)領(lǐng)先的72量子比特超導(dǎo)量子計算機，實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”，超過IBM超導(dǎo)量子計算機在2017年10月實現(xiàn)的56個量子比特記錄。從量子比特數(shù)上來說，谷歌72超導(dǎo)量子是現(xiàn)今為止全球計算最快的量子計算機。

不過，從技術(shù)來說，超導(dǎo)量子計算機仍未達(dá)到商業(yè)化要求，無法引入到商業(yè)銷售環(huán)境中。截止2020年8月，根據(jù)美國政府公布的私營企業(yè)量子計算合作計劃，其中就包括摩根大通、德國貨運巨頭DHL、制藥巨頭默沙東公司、大眾汽車（谷歌合作伙伴）、?？松梨冢‥xxon Mobil，IBM合作伙伴）和戴姆勒（Daimler，谷歌、IBM共同合作伙伴），但這些合作也僅限于宣傳狀態(tài)，短期內(nèi)無法落地實施。

國內(nèi)量子科技起步較晚，但增長迅猛。

天眼查最新數(shù)據(jù)顯示，以工商登記為準(zhǔn)，目前中國有超過4200家量子領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)，85%的相關(guān)企業(yè)注冊新增于5年之內(nèi)。其中2018年全年，中國新增超1300家量子領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)，同比增長109%。截止12月，中國2020年新增近700家量子領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)。

目前，量子領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)注冊總量是5年前的6倍。

（圖片來源：天眼查）

雖然現(xiàn)階段中國的超導(dǎo)量子計算機均沒有超過IBM、谷歌的“量子優(yōu)越性”記錄。但相對而言，中國民營企業(yè)依然擁有比較領(lǐng)先的超導(dǎo)量子計算機——今年9月本源量子發(fā)布的自研6量子比特超導(dǎo)量子計算機“悟源”。

本源量子是一家創(chuàng)立于2017年的量子計算初創(chuàng)企業(yè)，團隊起源于中科院量子信息重點實驗室，由兩位量子計算行業(yè)領(lǐng)軍人物、中國科學(xué)院院士——郭光燦、郭國平所領(lǐng)導(dǎo)。該公司主要以“人才”方面為對外傳播方向，研發(fā)人員占比超75%，核心研發(fā)團隊成員均為中科院計算機、物理領(lǐng)域博士。

短短三年時間，本源量子發(fā)布了包括量子芯片玄微XW S2-200、世界上首個量子計算機應(yīng)用軟件ChemiQ等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品。不過，本源量子更多專注量子計算全領(lǐng)域開發(fā)，產(chǎn)品較為分散，大量資金用于人才和技術(shù)產(chǎn)品方面，在商業(yè)層面屬于剛剛起步。

相對而言，晚于本源量子一年的量旋科技，則主要以“量子計算的商業(yè)化”為核心目標(biāo)導(dǎo)向，生產(chǎn)并銷售桌面型核磁共振量子計算機“雙子座”、可以鏈接多個量子計算體系的云服務(wù)平臺“金牛座”兩大產(chǎn)品，客戶已超20家，短期內(nèi)在教學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)量子計算的普及化和部分商業(yè)化，已經(jīng)形成了一套短期商業(yè)化路線。

量旋科技能夠在量子計算實現(xiàn)商業(yè)化主要有兩個原因：一是鄒均庭的職場背景。在創(chuàng)立量旋科技之前，他曾在美國科學(xué)儀器制造商布魯克（Bruker）公司任職，該公司曾研發(fā)出中國安裝的第一臺核磁共振儀（NMR），從而啟發(fā)他在核磁共振技術(shù)中找到量子計算機的產(chǎn)品方向；二是由于項金根、鄒均庭都曾在企業(yè)中擔(dān)任重要職位，相比學(xué)院派企業(yè)創(chuàng)始人，深知量子計算領(lǐng)域商業(yè)化的重要性。

鄒均庭表示，“國內(nèi)量子領(lǐng)域公司團隊大都來自于院校，沒有任何工作經(jīng)驗，就變成公司管理層了。但從科研到創(chuàng)業(yè)，我和項總深知如何將前沿科研技術(shù)落實到成熟的商業(yè)道路?！?/p>

鄒均庭強調(diào)，實現(xiàn)量子計算的商業(yè)化是量旋科技這家公司的核心競爭力。明年量旋科技將加大銷售力度，發(fā)布“雙子座”的迭代新品，性價比更高，更加適合高中教學(xué)場景。

“雙子座迭代方面有兩個規(guī)劃。一種是2個量子比特性能不變，體積和售價都降低，以達(dá)到更多用戶的使用門檻；二是要維持尺寸不變，將比特數(shù)擴充至3-5個，實現(xiàn)性能提升?！?/p>

兩大技術(shù)方向，尋求在超導(dǎo)量子計算的技術(shù)突破

目前，量旋科技的技術(shù)發(fā)展路線有兩大主要方向：核磁共振技術(shù)方向的和超導(dǎo)技術(shù)方向。

其中，核磁共振技術(shù)是通過原子核與磁場發(fā)生相互作用來探測或檢驗物質(zhì)，已在醫(yī)學(xué)影像、石油勘測等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，是成熟的電磁波脈沖控制技術(shù)，計算錯誤率較低。運用核磁共振技術(shù)的量子計算機可在常溫條件下運行，且可實現(xiàn)小型化，是日常環(huán)境里少數(shù)能實現(xiàn)的量子計算方案之一。

“雙子座”這類產(chǎn)品量子比特數(shù)量較少，大多數(shù)為2-4個，最高不超過6個，性能遠(yuǎn)不及其他路線的量子計算機。因此，“雙子座”主要用于急需算力提升的編程環(huán)境中，為各大高校的量子力學(xué)、量子信息等課程提供教學(xué)效果。

鄒均庭透露，該設(shè)備組裝生產(chǎn)周期在一個月左右?？蛦蝺r在人民幣36萬-39萬元左右，遠(yuǎn)低于使用其他技術(shù)的產(chǎn)品，高校客戶可以負(fù)擔(dān)得起。公司已與清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校達(dá)成協(xié)議，客戶已超20家。甚至產(chǎn)品銷往中國臺灣、加拿大等地，公司境外銷售占比達(dá)四成。

量旋科技自研的“雙子座”核磁共振量子計算機

“金牛座”則提供的是一個量子云計算平臺，為客戶提供基礎(chǔ)算力，配合著量子計算軟件，去幫助客戶解決問題。其中公司自研的測控系統(tǒng)正作為產(chǎn)品單獨對外銷售。

鄒均庭是這樣評價這兩條技術(shù)路線的：“雙子座定位在教學(xué)和演示，就像“小霸王”一樣，科研層面的利用率較低；金牛座則類似UI界面，結(jié)合其接入的真實量子計算機用來為那些對量子計算感興趣的人士提供算法驗證服務(wù)，可以在人工智能、分子模擬等領(lǐng)域利用其驗證算法是否可行。”

不過，“雙子座”量子計算機所使用的核磁共振技術(shù)，雖然擁有性價比高優(yōu)勢，但可擴展性不強，技術(shù)上限較低，難以運用到實際工業(yè)場景。因此，量旋科技則更多在推進(jìn)超導(dǎo)量子計算機研發(fā)，這是該公司另一發(fā)展方向，公司融資的資金主要用于這一板塊。

量旋科技正在研發(fā)的公司首臺超導(dǎo)量子計算機，預(yù)計將在2021年底對外發(fā)布，比特數(shù)將達(dá)到50個。公司預(yù)計，該產(chǎn)品能在未來2-3年內(nèi)供科研用戶使用，5年內(nèi)能在具體場景落地使用。

相比本源量子的“悟源”，鄒均庭對鈦媒體App稱，“我們的更加自主可控?！?/p>

鄒均庭認(rèn)為，與離子阱技術(shù)路線相比，超導(dǎo)量子技術(shù)更加穩(wěn)定，并能夠大批量生產(chǎn)，是大有希望的技術(shù)路線，同樣也是該公司未來想要發(fā)展的一個重要技術(shù)目標(biāo)。

“我認(rèn)為超導(dǎo)量子優(yōu)勢有三，一是量子比特很好擴展；二是可以復(fù)用目前人類已掌握好的比較成熟技術(shù)，如微納加工技術(shù)、射頻技術(shù)等；三是超導(dǎo)量子芯片這個方向，占據(jù)了整個量子計算行業(yè)80%的人力、物力和財力，這就是我們看好這條路線的重要原因?！?/p>

鈦媒體App了解到，量旋科技明年或?qū)l(fā)布的這款首臺超導(dǎo)量子計算機，內(nèi)置從國內(nèi)科研院所采購的芯片。但同時，該公司也正在自研超導(dǎo)芯片，集中于IC設(shè)計部分，并由下游代工企業(yè)生產(chǎn)，自研芯片的主要目的是提升量子比特數(shù)和量子比特保真度，其或?qū)⒃谙乱淮a(chǎn)品中進(jìn)行使用。

鄒均庭強調(diào)，50個量子比特的超導(dǎo)量子計算機是公司兩年內(nèi)的目標(biāo)，5年內(nèi)的終極目標(biāo)是做到400比特的超導(dǎo)量子計算機，超越國內(nèi)同行，并實現(xiàn)商業(yè)化。

不過，鄒均庭也坦承稱這一目標(biāo)依然有諸多因素要克服。在采訪中，他提到了超過90次“可能”這個詞。而“可能”似乎也是他對于這一目標(biāo)的隱憂。

“在目前技術(shù)上，實現(xiàn)400量子比特仍有一定難度。與IBM這樣的巨頭相比，我們需要比現(xiàn)在更多的現(xiàn)金支持，需要更多研發(fā)人才，需要突破更多技術(shù)瓶頸，需要更多的產(chǎn)業(yè)環(huán)境?！编u均庭坦然表示，“但未來就是如此，公司發(fā)展迅速，前沿技術(shù)一天一個變化，誰也不能預(yù)測未來究竟會變成什么樣?！?/p>

責(zé)任編輯：PSY