探索量子計算機(jī)的“iPhone時刻”

嚴(yán)兆鑫　柴嘉

項(xiàng)金根，量旋科技創(chuàng)始人、CEO

2017年5月，世界上第一臺超越早期經(jīng)典計算機(jī)的光量子計算機(jī)在中國誕生。2019年1月，IBM發(fā)布世界上第一臺獨(dú)立的量子計算機(jī) IBM Q System One。近年來，隨著量子計算產(chǎn)業(yè)熱潮在全球興起，一場圍繞量子計算的全球競賽已鳴槍開跑。

對于熟悉經(jīng)典計算機(jī)的人們而言，量子計算機(jī)既熟悉又陌生。通俗來說，與經(jīng)典計算機(jī)一樣，量子計算機(jī)的目的也是提供算力，但兩者的工作原理和優(yōu)勢卻有很大區(qū)別。

“在算力需求不大的應(yīng)用場景下，經(jīng)典計算機(jī)其實(shí)更占上風(fēng)。但到了算力需求較大的時候，量子計算便能帶來更快、更好的結(jié)果?！绷啃萍紕?chuàng)始人、CEO項(xiàng)金根如是說。

雖然量子計算機(jī)還未像經(jīng)典計算機(jī)一樣普及，但已有許多企業(yè)開始致力于量子計算機(jī)的產(chǎn)品化，量旋科技就是其中之一。2018年成立的量旋科技，已經(jīng)研發(fā)出多款小型的桌面量子計算機(jī)核心產(chǎn)品。

量子信息技術(shù)作為培育未來產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力、推動高質(zhì)量發(fā)展的重要方向之一，正在成為釋放新質(zhì)生產(chǎn)力的一種新動能。近期，南都灣財社推出《新質(zhì)·中國造》系列報道，深入千行百業(yè)，遍訪灣區(qū)企業(yè)，解鎖灣區(qū)新質(zhì)生產(chǎn)力，共探高質(zhì)量發(fā)展之道。本期走進(jìn)深圳量旋科技有限公司，對話量旋科技創(chuàng)始人、CEO項(xiàng)金根。

“三清博士”創(chuàng)業(yè)瞄準(zhǔn)量子計算產(chǎn)業(yè)化

本碩博都畢業(yè)于清華大學(xué)，項(xiàng)金根是一名典型的“三清博士”。然而，與大部分導(dǎo)師深耕學(xué)術(shù)不同，從小生長在浙商環(huán)境中的項(xiàng)金根更喜歡做產(chǎn)品，性格的偏好是其轉(zhuǎn)戰(zhàn)商界的主要原因。本科階段，項(xiàng)金根就研發(fā)過一臺小型化工業(yè)CT機(jī)，可代替大型設(shè)備進(jìn)行測試。而這個產(chǎn)品，也為其創(chuàng)業(yè)期間研發(fā)便攜式的桌面型產(chǎn)品打下了基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)戰(zhàn)商界，單憑一腔熱血是不夠的。項(xiàng)金根透露，自己并不是從學(xué)術(shù)界直接轉(zhuǎn)型創(chuàng)業(yè)者，為了積攢經(jīng)驗(yàn)，他也曾在各大公司歷練，比如世界五百強(qiáng)企業(yè)SAP（德國軟件公司）及一些初創(chuàng)的公司。

后來，項(xiàng)金根受到妻子的影響，兩人瞄準(zhǔn)量子計算產(chǎn)業(yè)化的機(jī)遇，決定在2018年走上創(chuàng)業(yè)道路。項(xiàng)金根的妻子曾蓓是量旋科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家，曾從事量子計算科研工作。

在公司注冊之前，量旋科技就順利拿到了第一筆融資。這“第一桶金”也為公司的發(fā)展開了個好頭。

項(xiàng)金根坦言，量旋科技的創(chuàng)業(yè)路線一定程度上受到IBM的影響。2016年，IBM全球首推量子計算云平臺，讓量子計算真正走進(jìn)大眾視野?！澳菚r我們就有了一些想法，隨著公司漸成規(guī)模，現(xiàn)在更是打算將所有的精力都投入其中?！?/p>

隨著技術(shù)的進(jìn)步，量旋科技關(guān)于創(chuàng)業(yè)路線的想法也在不斷完善?！?017年的想法是要做超導(dǎo)量子計算機(jī)，但我們也知道面臨一些困難，因?yàn)橘Y金投入量比較大?！痹陧?xiàng)金根看來，作為一家初創(chuàng)公司，需要先做一些現(xiàn)實(shí)的東西讓團(tuán)隊(duì)活下來，“比如一個可以盡快產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路線，這就是桌面型核磁量子計算機(jī)的研發(fā)思路。”

“一方面，我們的量子計算機(jī)肯定要滿足大家的需求，也就是做產(chǎn)業(yè)化，能讓大家用得上。另一方面，又必須能解決各種各樣的場景通用問題，可以應(yīng)用在各個行業(yè)。要實(shí)現(xiàn)這個長遠(yuǎn)目標(biāo)，最終就是要實(shí)現(xiàn)通用的量子計算機(jī)，這是未來的一個很重要發(fā)展方向?！毖@個路徑，量旋科技開啟了行業(yè)探索之路。

與國內(nèi)外超百所學(xué)校合作

據(jù)項(xiàng)金根介紹，受限于較高的入門門檻和有限的專業(yè)人才，國內(nèi)從事量子計算的公司只有幾十家，且大體量的公司非常少，這種情況并不利于行業(yè)發(fā)展。

“由于大家對量子計算比較陌生，會以為非常難懂。其實(shí)在量子計算這個名詞中，計算是主語，量子只是個形容詞或定語，它并沒有完全用到量子力學(xué)的所有規(guī)律，我們只需要用到其中幾條假設(shè)，且不需要去探究這條假設(shè)是如何來的。量子計算的入門門檻并沒有那么高，大家不要被‘量子這個詞嚇到。”項(xiàng)金根笑言，作為從業(yè)者，他也呼吁對這一學(xué)科感興趣的同學(xué)不要因?yàn)槊滞鴧s步，都可以來學(xué)習(xí)一下量子計算。

瞄準(zhǔn)了教育級產(chǎn)品賽道，2020年，量旋科技發(fā)布了全球首臺桌面型核磁量子計算機(jī)（2比特）“雙子座”。這臺小小的桌面量子計算機(jī)十分便攜，定價在5萬到40萬之間，很快吸引了許多學(xué)校的關(guān)注。項(xiàng)金根表示，桌面型量子計算機(jī)的誕生正是致力于培養(yǎng)更多的量子計算人才。

項(xiàng)金根透露，目前在全球范圍已經(jīng)有超過100所學(xué)校與量旋科技展開合作，其中海外客戶占到70%，包括杜克大學(xué)、滑鐵盧大學(xué)、西澳大利亞大學(xué)、東京大學(xué)、奧斯陸城市大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、北京理工大學(xué)、深圳中學(xué)等國內(nèi)外頂尖學(xué)校。

其中，其銷至挪威奧斯陸城市大學(xué)和澳大利亞西澳大學(xué)的兩臺“雙子座”桌面型核磁共振量子計算機(jī)，更是首次實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)量子計算機(jī)出口到海外發(fā)達(dá)國家。

“但桌面型量子計算機(jī)有一個缺點(diǎn)，就是它的比特數(shù)不夠多，這意味著它的算力就不夠強(qiáng)。要突破量子計算機(jī)高算力瓶頸，就需要更多比特，那就是另外一條路線，即超導(dǎo)量子計算機(jī)路線。”

項(xiàng)金根介紹，超導(dǎo)量子計算機(jī)主要面向產(chǎn)業(yè)級和高端的科研級客戶，“比如中石油、中石化、中移動、電信等需要高算力應(yīng)用場景的終端客戶，以及制藥研發(fā)的終端客戶，還有像超算中心云平臺這種算力提供者?！?/p>

其中，量子芯片是超導(dǎo)量子計算機(jī)中最核心的部分。項(xiàng)金根說，“這就像電腦里的CPU，主要提供計算功能。但只有CPU是不完整的，它還需要一個主板來進(jìn)行控制。那么量子計算機(jī)也類似，除了量子芯片，我們也需要一個測控系統(tǒng)?！?/p>

因此，在對外銷售上，超導(dǎo)量子計算機(jī)共有三款產(chǎn)品，一個是量子計算機(jī)整機(jī)，另外兩款是量子芯片和測控系統(tǒng)，均可單賣。

針對超導(dǎo)量子計算機(jī)的研發(fā)，量旋科技建設(shè)了一條完整的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)線。從芯片設(shè)計、加工到測試系統(tǒng)研發(fā)、整機(jī)集成，全鏈條加工是超導(dǎo)量子計算機(jī)的研發(fā)特點(diǎn)。

經(jīng)過6年的發(fā)展，量旋科技已經(jīng)初具規(guī)模。項(xiàng)金根透露，目前量旋科技的團(tuán)隊(duì)規(guī)模已拓展至70人左右，其中研發(fā)成員超過40人，約占公司總?cè)藬?shù)的60%。

同大多研發(fā)型企業(yè)一樣，量旋科技每年的研發(fā)投入占比較大。項(xiàng)金根坦言，“公司的研發(fā)投入和營收幾乎一致?！?/p>

這種情況下，量旋科技如何保持“造血能力”？

項(xiàng)金根表示，“公司目前的營收可以滿足人員和研發(fā)的支出，基本能夠?qū)崿F(xiàn)盈虧平衡。而在加強(qiáng)技術(shù)方面，特別是對大設(shè)備的采購，我們會根據(jù)融資的節(jié)奏來?！蹦壳埃啃萍家呀?jīng)實(shí)現(xiàn)四輪融資，對未來的發(fā)展很有信心。

期待量子計算機(jī)的“iPhone時刻”

暢想量子計算行業(yè)的未來，項(xiàng)金根表示，“這可以從幾個方面來考慮。一方面，一些行業(yè)中與量子力學(xué)相關(guān)的計算問題必須要由量子計算機(jī)來解決，經(jīng)典計算機(jī)即使算力比現(xiàn)在強(qiáng)1億倍也解決不了。比如醫(yī)藥行業(yè)，在研發(fā)藥物方面，最理想的情況是降低三分之一的成本。除此之外，如果你的算力足夠強(qiáng)，還可以開發(fā)出更好的藥物，治療更多的疾病，對人類的健康事業(yè)作出更大貢獻(xiàn)。”

“另一方面，它還可以解決算力的短缺問題。由于傳統(tǒng)半導(dǎo)體算力的制程目前已經(jīng)快到極限了，這就面臨著一個問題，就是單位算力需要的功耗是穩(wěn)定的，如果我需要更多算力，意味著需要更高的電力能耗。有預(yù)測說人工智能需要的算力所對應(yīng)的能耗，到 2030 年就會用掉全球發(fā)電量的45%，這種能源的消耗一直發(fā)展下去肯定沒那么現(xiàn)實(shí)?！?/p>

項(xiàng)金根坦言，這樣就需要一些新的算力，而解決這個問題的方向有兩種，其一就是讓電力越來越便宜，那就是去找新的能源，比如可控核聚變。其二便是去尋找持有更好技術(shù)的算力提供者。“比如量子計算，它的能耗更低，算力可以更高。”

因此，針對量子計算機(jī)的發(fā)展方向，在項(xiàng)金根看來，目前主要有兩個方面：一個是提高算力，另外一個就是體積小型便攜化，走進(jìn)千家萬戶?！斑@和傳統(tǒng)計算機(jī)的發(fā)展路線其實(shí)是類似的?！?/p>

項(xiàng)金根預(yù)測，十年內(nèi)小型的教育型量子計算機(jī)可以普及到很多學(xué)校。未來，量子計算機(jī)的成本也會繼續(xù)下降。

“有一句話這樣說，人類總是高估短期的發(fā)展速度，低估長期的發(fā)展速度?！表?xiàng)金根說，“實(shí)際上，科技發(fā)展是指數(shù)上升的，它剛開始可能比線性的慢，但過幾年會更快。所以，量子計算機(jī)的iPhone 時刻我們可以暢想，但我認(rèn)為不會晚于2050 年?！?/p>