合肥本元量子计算技术有限公司与合肥精河集成电路有限公司近日签署合作协议，宣布联合建设“本元-精河量子芯片联合实验室”，将在超低温集成电路领域开展工艺协同开发和工程滑片验证，实现从量子芯片设计到封装测试的全链条开发。
“随着半导体行业‘缺芯’问题越来越严重，作为全球最大的芯片进口国，我国部分高端芯片受制于国外厂商。但在未来的量子计算时代，这种情况将发生巨大变化。”根源量子总经理张辉博士告诉科技日报记者。
从设计到包装的全链条发展
“目前，国内量子芯片的生产仍以实验室加工为主。但要开发出性能优越的量子芯片，需要有成熟的制造工艺和生产加工模式。”张辉告诉记者，为推动我国量子计算产业化，将量子计算技术从科研成果转化为实际应用，根源量子与晶合集成宣布共同建设根源-晶合量子芯片联合实验室，旨在使量子计算机核心部件——国产量子芯片的生产线尽快落地。
据介绍，该实验室将实现从芯片设计到封装测试的全链条发展，重点攻关量子芯片设计、设计研发、试制、量子芯片制造以及半导体和超导量子芯片的封装测试，以及QGPU、FPGA、ASIC等高端专用芯片的中试生产。
据张辉介绍，“圆元-精河量子芯片联合实验室”将在超导技术路线上与IBM、谷歌等国际巨头对标，在半导体技术路线上与英特尔的22nm FinFET、CEA-Leti 28nm FDSOI对标，打造国内首个面向产业化、应用化的量子芯片实验室，努力打造致力于量子芯片的国际先进微电子研究中心。
具有颠覆性计算能力的量子芯片
工业化正式上路
基于叠加纠缠的量子力学特性，量子计算机能够实现远超经典计算机的计算能力飞跃，被誉为信息时代的“核武器”，关系到国家未来的核心竞争力。量子芯片是这项颠覆性技术的核心。
与经典计算机中的CPU类似，量子芯片是量子计算机的中央处理器，也称为QPU(Quantum Processing Unit)，集成了——个量子比特。量子芯片的制造工艺越成熟，量子比特越集成，其计算能力就越强大。理论上，一台拥有300个量子比特的量子计算机可以计算出比整个宇宙中原子总和还要多的数据。
目前进展最快的是超导量子技术。2019年10月，谷歌用53位超导量子芯片实现了量子优越性，证明了量子计算机在特定问题(随机量子电路采样)上超越经典计算机的能力。
原生量子计算机
为此，谷歌、IBM等国际巨头纷纷押注超导量子技术。半导体量子点技术兼容现代大规模集成电路制造工艺，具有良好的可扩展性和集成特性，因此被认为是未来实现大规模实用量子计算的最佳候选系统之一。也是英特尔、法国乐天、鸿海科技选择的技术路线。
“我们的目的
标是研制工艺更加成熟、量子比特数量更多的量子芯片，因为它是量子计算机发展道路上的关键一环。”张辉告诉记者，本源量子紧追国际先进，布局了超导量子技术与半导体量子点技术。尤其在半导体量子点技术路线上，依托中科院量子信息重点实验室，长期承担科技部超级973计划——固态量子芯片研究、国家重点研发计划——半导体量子芯片研究，是国内唯一进行该技术研发的单位。
本源第一代超导24 比特量子处理器 夸父KF C24-100
截至目前，本源量子已先后推出了本源第一代6比特超导量子芯片—夸父KF C6-130、 第一代24比特超导量子芯片—夸父KF C24-100、本源第二代硅基自旋二比特量子芯片—玄微 XW S2-200等，其保真度、相干时间等多项技术指标达到国内领先、国际一流水准。
本源超导24比特量子芯片实物及封装
打造量子计算产业“生态链”
今年3月，由本源量子提供的超导量子芯片帮助中科大、浙江大学、山东大学联合研究团队实现量子门容错可控研究，并且发表了重要科研成果。
加速探索量子计算应用落地，本源量子在2018年牵头成立了国内首个量子计算产业联盟——本源量子计算产业联盟OQIA，携手量子计算上下游行业伙伴，构建量子计算产业生态链。
“联盟重点以量子计算的生产制造、生态应用、科普教育为驱动，着力打造量子计算生产制造链、量子计算生态应用链、量子计算科普教育链。”张辉告诉记者，量子计算生产制造链，主要涵盖量子计算机生产制造上下游企业，目前联盟成员包括晶合集成、中船重工709所、成都中微达信、中船重工鹏力等单位。而量子计算生态应用链，则以市场导向和产业需求为指引，推进量子计算在各类场景的应用开发。目前主要有哈工大机器人、臻天链、云从科技、中科类脑、合肥大数据资产管理公司、建信金融科技等企业加盟。
“为了未来竞争不至于落后于人，量子计算也必须‘从娃娃抓起’。”张辉表示，目前本源量子已与中国科学技术大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、西安电子科技大学、西安交通大学、南京航空航天大学、中国海洋大学、问天量子、中科院量子信息重点实验室、海利尔集团等机构建立联系，共同打造量子计算科普教育链，搭建服务科普产业的资源共享平台。
来源：科技日报