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圖靈量子創始人交大教授金賢敏:量子計算產業化時代基本到來

澎湃新聞見習記者 劉航
2021-07-09 18:15
來源:澎湃新聞
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“IDC預測說,2027年量子計算市場可以達100億美元,還有一些更樂觀的預測,這說明產業化時代基本到來了。”7月8日,在2021世界人工智能大會“量子計算與光子芯片論壇”上,圖靈量子創始人、上海交通大學集成量子信息技術研究中心主任金賢敏演講稱,“包括騰訊和華為這樣的大廠都已經進入了這個領域,并在軟硬件方面開始了早期投入。從全球初創公司的角度來看,量子計算在國外也發展得如火如荼,而且他們開始的時間比我們還要早5到10年。”

金賢敏是上海交通大學長聘教授 (Tenured Professor),博士生導師,曙光學者、上海青年科技英才、唐立新優秀學者獎、上海科技啟明星獲得者,區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室學術帶頭人。

“光刻機(用于芯片制造)經過長時間迭代和演化形成了扎實而復雜的技術,從物理的層面來看,當這條發展線路達到單原子的級別就會終結。我們就會問:計算能力是否就此停止了?”金賢敏表示,一個預測說在后摩爾時代,光量子計算、光子計算、光學人工智能甚至DNA計算這種新架構的計算體系會使算力繼續提升成為可能,而他所做的研究正與光量子、光學人工智能相關。

金賢敏認為,無論是量子通信、量子傳感還是量子計算,芯片——這種底層技術非常重要。

“我在2010年加入英國牛津大學團隊,這是國際上最早開展光量子芯片研究的兩個團隊之一。我們自2013年在Science上發表國際上第一個玻色取樣計算后,發表了大量成果。但是我將其描述為困境,為什么是困境?”

金賢敏表示,“因為我們大部分工作都基于一個芯片而完成,而我們的合作伙伴南安普頓一兩年都沒有東西給我們,于是我們的創意和思維不是我們的大腦,而是局限于手頭上的芯片,這個芯片某個地方甚至是壞的。所以,在起步做光量子芯片時,從制備到設計到測試到反饋并不通暢,我們已經感受到一個巨大的隱患。”

“回到交大后,我們在交大的支持下花了4年的時間把技術推進到極限。2018年,我們發布了49×49的三維集成的光子芯片,到現在為止都未被超越。將底層技術做到極限,之后它對產業和學術進行了反哺。我們明顯感受到這么做非常值得。”

“光子芯片就是光的版本的電芯片,只是線路里面是光信號。光的速度是30萬公里每秒,光還可以出現一些干涉效應,這些屬性就可以被我們利用起來去操控和處理信息。”金賢敏在接受澎湃新聞采訪時表示。

根據上海交通大學官網的介紹,金賢敏在2018年制備出了世界最大規模三維集成光量子計算集成芯片,并演示了真正空間二維量子行走;同年,實現了基于機器學習的量子態分類器;制備出了首個軌道角動量波導光子芯片;基于三維光子集成芯片實現了快速到達量子加速算法。

金賢敏介紹稱,2018年后,他們開始布局鈮酸鋰薄膜(LNOI)光子芯片,結合這種光子芯片體系,他們能夠同時涵蓋三維和可編程的芯片的能力。目前,他們是唯一具有“光子芯片+量子計算+光子計算+光學AI”技術的團隊。

金賢敏表示,學者經常在學校、科研機構里做一些陽春白雪、非常艱難而頂級的事情,如何與產業需求對接?這是比較重要的。量子計算希望往前發展必須要這樣做,進入市場。

金賢敏表示,他們正在做量子計算的產品解決方案,在各種計算內核與工程技術的痛點之間建立橋梁,“這是一個比較重要的事情。我們目前總共大概是80人,但是有超過1/3的人在做應用對接的工作。”

“我們在光量子芯片的調控、滿足量子計算需求上面基本做到了極致,因為量子計算是對單光子進行調控,它對損耗和精度要求都非常極致。這種極致的技術可能會滿足其他方面的需求,比如可以在光學人工智能和其他的相關領域進行‘降維打擊’和應用,或者說‘殺雞用牛刀’。”

在演講的最后,他說:“我覺得我們滿足于現在的計算能力,比如手機、筆記本電腦都很強大了,但是我們還是無法接受,在我們退休或者我們的孩子退休時,我們的計算水平和設施還是現在的水平。算力的提升可能是無止境的,也許我們正處在一個人類計算能力真正爆發的前列。”

    責任編輯:李躍群
    校對:劉威
    澎湃新聞報料:021-962866
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