合肥本源量子计算科技有限责任公司与合肥晶合集成电路股份有限公司日前签订合作协议，双方宣布共同建设“本源-晶合量子芯片联合实验室”，将在极低温集成电路领域进行工艺合作开发以及工程流片验证，实现从量子芯片设计到封装测试全链条开发。
“随着半导体行业‘缺芯’问题愈演愈烈，我国作为全球最大芯片进口国，某些高端芯片受制于国外厂商。但在未来的量子计算时代，这种情况将会大为改观。”本源量子总经理张辉博士告诉科技日报记者。
从设计到封装全链条开发
“目前，国内量子芯片的生产仍以实验室加工为主。但要研制性能更加优越的量子芯片，必然需要成熟的制造工艺与产线化的生产加工模式。”张辉告诉记者，为推动国内量子计算产业化发展，让量子计算技术从科研成果向现实应用转化，本源量子与晶合集成宣布携手共建“本源-晶合量子芯片联合实验室”，目的就是让量子计算机最核心部件——国产量子芯片产线早日落地。
据介绍，实验室将实现从芯片设计到封装测试全链条开发，重点攻关量子芯片设计，半导体和超导量子芯片的设计研发、试制，量子芯片制造和封装测试，QGPU、FPGA、ASIC等高端专用芯片的产线化中试。
张辉表示，“本源-晶合量子芯片联合实验室”在超导的技术路线上，将对标IBM、谷歌等国际巨头，在半导体技术线上则对标英特尔的22nm FinFET、CEA-Leti 28nm FDSOI，从而打造国内第一家面向产业化和应用的量子芯片实验室，努力建成国际先进的量子芯片专用的微电子研究中心。
拥有颠覆算力的量子芯片
产业化正式上路
量子计算机基于叠加与纠缠的量子力学特性，能够实现远超经典计算机的算力飞跃，被喻为信息时代的“核武器”，关系着国家的未来核心竞争力。而量子芯片就是这项颠覆性技术的核心环节。
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，也被称为QPU(Quantum Processing Unit)，它集成了量子计算机的运算单元——量子比特。一块量子芯片的制造工艺越成熟、集成的量子比特数量越多，它的运算能力也就越强大。理论上，拥有300个量子比特的量子计算机所能运算的数据量超过整个宇宙的原子数量总和。
当前，进展最快的是超导量子技术。2019年10月，谷歌公司用一块53比特的超导量子芯片实现了量子优越性，证明了在某一特定问题上（随机量子电路采样）量子计算机超越经典计算机的能力。
本源量子计算机
正因如此，谷歌、IBM等国际巨头均押注超导量子技术路线。而半导体量子点技术则能与现代大规模集成电路制造工艺兼容，具有良好的可扩展、可集成特性，被认为是未来实现大规模实用化量子计算的最佳候选体系之一。同时也是因特尔、法国Leti、鸿海科技所选择的技术路线。
“我们的目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。
