前言：

目前正在研制的可編程光量子芯片是一個(gè)全新的領(lǐng)域，各國(guó)都在同一個(gè)起跑線，這無疑需要面臨著很大的風(fēng)險(xiǎn)，但國(guó)家依舊堅(jiān)持于此技術(shù)的研究。

全球都在戰(zhàn)略布局，爭(zhēng)奪未來量子計(jì)算的制高點(diǎn)，這一領(lǐng)域，中國(guó)不能輸。

作者 ｜ 方文

光量子芯片的發(fā)展性能

傳統(tǒng)芯片的性能主要取決于芯片集成的晶體管數(shù)量多少，如果單個(gè)晶體管較小，那么構(gòu)成芯片所集成的晶體管數(shù)量就多，所以芯片的運(yùn)算能力較相對(duì)較強(qiáng)，反之則較弱。

光量子芯片其實(shí)這一概念最早是在2008年由英國(guó)提出，可能有些人不太了解，光量子芯片與傳統(tǒng)芯片相比是一種全新的芯片形態(tài)，有著傳統(tǒng)芯片無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

其最大的優(yōu)勢(shì)就是，該款芯片是以光來作為載體的，從而取代電的作用，利用微納工藝進(jìn)行加工，從而在芯片上集成更大量的光量子器件，這樣的集成屬性使得此種芯片穩(wěn)定性更高，性能也更為強(qiáng)大。

各國(guó)對(duì)光量子計(jì)算芯片研發(fā)投資

4月7日美國(guó)政府撥款2500萬美元支持芯片代工廠格芯開發(fā)光量子計(jì)算機(jī)。

4月14日英特爾與代爾夫特理工大學(xué) （TU Delft） 在英特爾半導(dǎo)體制造工廠使用替代和先進(jìn)工藝成功地在28 Si／28 SiO2 界面上制造了量子點(diǎn)。

4月19日荷蘭政府將通過國(guó)家基金并動(dòng)員其他私營(yíng)部門機(jī)構(gòu)，向該國(guó)光子集成電路（PIC）產(chǎn)業(yè)投入11億歐元，推動(dòng)本土企業(yè)發(fā)展。

4月26日據(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，目前正在開展可在常溫下運(yùn)行的光量子計(jì)算芯片研發(fā)。

可繞開卡脖子光刻機(jī)

制造光量子芯片最引人注意的一點(diǎn)就是可以不借助于光刻機(jī)。今年2月，國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院QUANTA團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合軍事科學(xué)院、中山大學(xué)等國(guó)內(nèi)外單位，研發(fā)出一款新型可編程硅基光量子計(jì)算芯片，實(shí)現(xiàn)了多種圖論問題的量子算法求解，被外界認(rèn)為是繞開光刻機(jī)的辦法之一，而美國(guó)卻眼熱要求技術(shù)共享。

這種新型量子芯片雖然也是采用微納加工工藝，但是主要是在單個(gè)芯片上集成大量光量子器件，由于生產(chǎn)原理的不同，所以可以繞開光刻機(jī)的限制。

一旦光量子芯片成功商用，諸如7nm、5nm等制程工藝的研究將失去原有的意義，芯片制造領(lǐng)域也將邁進(jìn)一個(gè)新的里程，我們將突破芯片制造被卡脖子的困境。

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)，一旦該技術(shù)研制成功，并且走向成熟，我們將徹底打破被西方卡脖子的局面。甚至在該領(lǐng)域，乃至未來全球的芯片市場(chǎng)，我們都能占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

光量子芯片的未來發(fā)展

數(shù)據(jù)處理：從戰(zhàn)略安全和發(fā)展戰(zhàn)略要求的角度來看，光量子芯片可以解決主要應(yīng)用中的許多重要問題，如數(shù)據(jù)處理方法耗時(shí)長(zhǎng)、無法并行處理、功能損失大等。

例如，在以激光測(cè)距、限速和高分辨成像為總體目標(biāo)的長(zhǎng)距離、高速運(yùn)動(dòng)的毫米波雷達(dá)中，以及在以生物技術(shù)和納米技術(shù)組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成的高分辨無損檢測(cè)技術(shù)的新型測(cè)量顯微鏡相關(guān)成像武器裝備中，光量子芯片可以充分發(fā)揮其高速并行處理、低功耗和小型化的優(yōu)勢(shì)。

激光通信：室內(nèi)空間激光通信是目前解決室內(nèi)空間傳輸速度短的關(guān)鍵途徑，是打造綜合網(wǎng)絡(luò)信息的關(guān)鍵途徑；水下激光通信是解決水下數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸環(huán)境危害的關(guān)鍵途徑，也是構(gòu)建一體化水下通信系統(tǒng)的關(guān)鍵途徑。

此外，還有具有戰(zhàn)略安全和發(fā)展戰(zhàn)略要求的行業(yè)，如星間互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、8G通信、智能遙感技術(shù)測(cè)繪工程等。所有這些都必須進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的快速、功耗和并行處理。光量子芯片將在這一戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮關(guān)鍵支撐作用。

算法優(yōu)化：AI光量子芯片是一種匹配光學(xué)測(cè)量框架縱橫比和人工智能技術(shù)優(yōu)化算法的芯片設(shè)計(jì)。

具有廣泛應(yīng)用于無人駕駛、安全監(jiān)控系統(tǒng)、語音識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、診療、手機(jī)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、公司級(jí)服務(wù)器、大數(shù)據(jù)中心等重要人工智能技術(shù)行業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

人工智能：類腦光量子芯片可以模擬和模擬人腦的計(jì)算，在模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，根據(jù)光量子帶的信息內(nèi)容求解數(shù)據(jù)信息，使芯片可以實(shí)現(xiàn)類似人腦的快速并行處理和功耗計(jì)算。

將微結(jié)構(gòu)光量子集集成到基礎(chǔ)光量子芯片和基于電子光學(xué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，對(duì)于解決未來功耗、高速運(yùn)行、寬帶網(wǎng)絡(luò)和大量信息資源管理等問題具有重要意義。

互聯(lián)網(wǎng)：每個(gè)人對(duì)計(jì)算機(jī)解決方案系統(tǒng)軟件的計(jì)算速率和速度都有越來越高的要求。破壞性創(chuàng)新的無效性使得電子芯片在處理速度和功能損失方面面臨巨大挑戰(zhàn)。

光量子測(cè)量芯片具有并行處理速度快、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來高速、大信息量和人工智能技術(shù)最有前途的測(cè)量和解決方案。

結(jié)尾：

量子領(lǐng)域重大突破的消息意味著，未來我國(guó)不僅將重點(diǎn)發(fā)展新型碳基芯片，還將加大量子芯片技術(shù)的研發(fā)力度，作為未來中國(guó)芯片科技發(fā)展的新方向。

部分內(nèi)容來源于：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫：光量子芯片，中國(guó)或?qū)⒂瓉硇聶C(jī)遇；騰訊新聞網(wǎng)：光量子芯片———中國(guó)芯變道超車的機(jī)遇；硝煙回憶：光量子芯片即將問世，中國(guó)團(tuán)隊(duì)再度發(fā)力，西方光刻機(jī)魔咒被打破？；打破美國(guó)壟斷，中國(guó)成功研發(fā)光量子芯片，可成功繞開光刻機(jī)