近日，上海思量量子科技有限公司發布了國內首款商用科研級光量子計算機，用于量子優化算法、量子搜索算法等前沿科技領域的研究，已收到兩個客戶訂單。思量量子由上海交通大學集成量子信息技術研究中心主任金賢敏教授創立，是國內第一家研發光量子計算產品的企業。光量子計算是量子科技的一個前沿領域，在這一領域誕生了多家初創企業，其中，硅谷的PsiQ公司已完成5.5億美元融資。

與國外同行競爭合作，早日實現光量子芯片、鈮酸鋰薄膜光子芯片、光量子計算機等成果的產業化應用，是金賢敏的夢想。“我們馬上要再成立一家新公司，搭建光子芯片研發中試線平臺，盡早將這類變革性芯片用于光通信、光互連、人工智能和量子計算等新一代信息處理技術領域。”

“雪中送炭”催生光量子芯片

近年來，量子科技發展突飛猛進，成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。金賢敏在中國科學技術大學攻讀碩士、博士期間，師從中國科學院院士潘建偉，研究量子通信。此后，他專注于光量子集成先進技術研究，2014年進入上海交通大學，開始組建自己的研究團隊。

從2014年到2017年，金賢敏團隊一直沒有很亮眼的成果發表。缺資金、缺人才、工藝集成難度高……回憶那四年，這位青年科學家仍有些“后怕”。幸運的是，上海市科委于2016、2017年連續兩年立項支持他們的前沿基礎研究，給了這個團隊得以“續命”的經費資助。“當時，我被市科委拉進一個叫‘量子群落’的微信群，還受邀參加了多次線下沙龍活動，我的研究方向得到了專家的認可。”金賢敏說，“作為一名青年學者，這樣的機遇讓我倍感榮幸。拿到雪中送炭的科研經費，對我們團隊開展前沿探索和關鍵技術研發至關重要。”

飛秒激光直寫三維集成光量子芯片平臺

在市科委和國家自然科學基金委的支持下，這個光量子計算研發團隊度過了最艱難的時期，迎來了科研成果的“井噴”。2018年5月，國際權威學術期刊《科學》子刊《科學進展》發表了他們的一項研究成果制備出世界上最大規模的三維集成光量子芯片，把芯片節點數從過去的幾十個提升至49×49個（共2401個節點）。制備這種芯片的技術是飛秒激光直寫，解放日報上觀新聞記者在實驗室里看到，科研人員操縱激光器在二氧化硅材料上方移動，仿佛在進行立體畫創作。在幾百飛秒（1飛秒僅為1秒的一千萬億分之一）時間內，激光在不損傷材料表面的情況下就能完成對材料內部的修飾和改性，制造出任意形狀的三維結構和光子線路。

這種芯片有何神奇之處？金賢敏團隊用它演示了首個真正空間二維的量子行走，并進一步成功演示了量子快速到達算法。簡而言之，這個算法是將一束光輸入一個迷宮般的網絡，研究如何讓每個光子同時搜索最優路徑，以效率最高的方式從網絡的某個出口逃離。十幾年前，量子物理理論學家構想出這個算法后，始終無法在實驗室里進行演示。掌握高達49×49個節點的三維集成光量子芯片制備能力后，難題迎刃而解。這項研究成果已發表在國際知名學術期刊《自然光子學》上。

在閔行區支持下創立思量量子

為了推動光量子計算科研成果的轉化和產業化，去年4月，思量量子在上海閔行區成立。在企業注冊過程中，金賢敏遇到了困難，閔行區高端人才服務中心為此與監管部門聯系，共同制定了解決方案。高端人才服務中心還在落戶手續、子女上學等生活問題上為這位青年科學家提供服務，讓他安心投身創新創業工作。

今年國內疫情得到控制后，公司運營步入正軌，目前已有十多名員工。他們與上海交大集成量子信息技術研究中心的50人研發團隊緊密協作，正逐步將實驗室里的科研成果轉化為產品。

利用三維集成光量子芯片，思量量子開發出一款科研級光量子計算機，其量子算法保真度大于80%，可用于量子行走、玻色采樣、量子快速到達等算法的實現與演示，也可根據專屬用戶與合作伙伴的需求進行光量子芯片的定制與開發。

籌建新公司開展光子芯片中試

除了光量子芯片，金賢敏團隊還在實驗室里成功制備出鈮酸鋰薄膜光子芯片。這也是一種近年來興起的新型芯片，具有光譜范圍廣、調制速度快、集成度高、損耗低等優勢，有望替代硅光和傳統光調制器，成為光量子計算、光學人工智能處理器和光通信的核心部件。“目前，高速光調控模塊的全球市場年銷售額高達260億美元，如果鈮酸鋰薄膜光子芯片成為這種模塊的核心部件，有望全面顛覆光通信產業，其市場前景是非常誘人的。”金賢敏告訴記者，“我們利用CMOS（互補金屬氧化物半導體）兼容工藝，在國產鈮酸鋰薄膜材料上刻蝕出高集成度的光子線路結構，接近國際領先水平，達到了中試條件。”

為了搭建三維集成光量子芯片、鈮酸鋰薄膜光子芯片的中試線平臺，金賢敏正在籌建一家新公司。“已有四個城市、多家頭部投資機構向我們伸出了橄欖枝。我們希望在政府和投資機構支持下，實現兩種光子芯片的中試生產，成功后再建設產線，進行大規模量產。”

在他看來，光量子計算的產業化路徑可以采用“殺雞用牛刀”策略，因為量子計算機的商用化難度非常高，不妨將光量子芯片等量子科技發展過程中打造的“牛刀”率先應用于光通信、光互連等技術體系成熟的領域，用它們取代一些傳統器件，發揮量子科技的溢出效應。采取這種策略后，光量子計算企業有望在較短時間內取得營收，還能帶動技術的高端化發展和產業集群建設。
責任編輯：YYX