作者:刘航 来源:澎湃新闻 发布时间:2021/7/10 19:21:12
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专访金贤敏:中国光量子计算属于国际第一方阵

 

“我觉得中国的光量子计算应该属于国际第一方阵,但是光子芯片这种底层技术我们还是有一些困难。”在上海举行的世界人工智能大会期间,图灵量子创始人、上海交通大学长聘教授金贤敏接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)专访时表示,“中国的芯片制备工艺、品控等习惯以及工程师的耐心和素养,我觉得还是需要追赶国外。”

根据上海交通大学官网的介绍,金贤敏是长聘教授 (Tenured Professor),博士生导师,曙光学者、上海青年科技英才、唐立新优秀学者奖、上海科技启明星获得者,区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室学术带头人,上海交大集成量子信息技术研究中心(IQIT)主任。

7月8日到10日,2021世界人工智能大会在上海举行,大会以“智联世界 众智成城”为主题,围绕“AI赋能城市数字化转型”方向,探讨人工智能技术创新与产业落地的前沿进展。

在世界人工智能大会“量子计算与光子芯片论坛”期间,金贤敏告诉澎湃新闻记者,光子芯片和电子芯片的制造不同,中国和外国都是在零起跑线上比赛,外国不再有先发优势,发展光子芯片不会被“卡脖子”。

金贤敏也表示目前研究环境和产业转化环境良好,他说:“硬科技的从业者、踏实做研究的人,我觉得我们的机会来了。”

以下为专访实录:

澎湃新闻:光子集成芯片的原理是什么?

金贤敏:可以认为光子集成芯片和电子芯片是一种对应关系。之前我们用的都是电芯片,把电子或者电信号在芯片上进行处理。随着电子芯片技术的发展,人们终于能够做到在芯片上操纵光子。

顾名思义,光子芯片是光的版本的电芯片。光信号以30万公里每秒的速度在指甲盖大小的线路中奔跑。光还可以出现干涉效应,这种效应和光的一些其他属性可以被利用来操控和处理信息。

澎湃新闻:光子芯片和现在的电子芯片在应用上的区别是什么?

金贤敏:电芯片的应用广泛,涉及我们生活的各个角落;光芯片现在是尝试用于解决一些卡脖子的问题。

比如,利用好光的相干、叠加属性,实现量子计算中指数级的算力提升。这种并行的指数级的算力提升,是光子芯片目前的一个主流研究方向,也是我们图灵量子正在做的事情。

我们也关注使用光量子芯片做一些“降维打击”的事情,比如,我们的三维光子芯片和大规模超快可编程的光子芯片,它在一些矩阵运算、光学神经网络,AI等相关领域有巨大作用。

澎湃新闻:目前,中国光子集成芯片技术和产业的水平和实力如何?在国际上处于什么样的水平?

金贤敏:我觉得中国的光量子计算应该属于国际第一方阵,但是光子芯片这种底层技术我们还是有一些困难。中国的芯片制备工艺、品控等习惯以及工程师的耐心和素养,我觉得还是需要追赶国外。

总体来说,光子芯片领域我们落后于发达国家,但是一些点上不落后。比如,我们在2018年制作的三维光子芯片应该是世界上最好的。三维光子芯片是光子芯片的一类,在这一类上我们花了4年时间把它打深打透,在三维光子芯片的规模和精度上基本上都做到了最好,至今未被人追上。

光子芯片和电子芯片制造不同。电子的波长非常短,可以做到纳米级或者一个纳米;光则是几百纳米级的,不能做特别小的。光子芯片在制造上没有一定要用14纳米或28纳米或7纳米工艺来做芯片的限制,而是说大家(国内外)都可能是100纳米制成,就看谁的工艺、设计好,看谁把光芯片跟光量子计算、应用算法、光学神经网络结合地好。等于说,我们现在从头开始,大家都在零起跑线上比赛。

我们现在可以做到“fabricate as design”,就是设计了就能做出来。

我们最近在做一个CMOS兼容的高速可编程光量子芯片,我觉得这是触及到最根本的、最难的地方。从18年到现在做了三年多了,我越来越有信心了,我们基于CMOS工艺高速可编程的光子芯片已经非常接近世界最高水平。

在我们社会创新氛围的支持下,我觉得我们一定能做到最好。

澎湃新闻:今年6月下旬,您的团队实现了室温宽带量子存储器嵌入的时间能量纠缠,这对于大规模的量子网络构建至关重要。能否介绍一下宽带存储量子网络?

金贤敏:宽带量子网络就是量子互联网,将来的量子体系应该是一些连接的、具有很强算力的节点。连接使其互通互融,保证量子态信息的传输,同时又能进行联合计算,这种分布式(空间上大规模)互联的量子系统是未来量子互联网的雏形。

这应该是下一个颠覆性的技术。将来,不仅各个节点有很强的算力,而且能把各个节点连起来。这不仅能提升算力,而且能保证信息传输安全。

量子互联网现在处于雏形,但是我们已经在量子互联网走向室温的宽带上做了巨大努力。

室温是指能在日常环境、而非严苛超低温真空环境下运行,这是一项技术大规模应用的根本;宽带表示信息的带宽比较宽。这是一个全系统技术:怎么把光停下,在想要的时候取出,取出时信号还能保持量子态,同时这个系统还能在室温下运行。

这个工作很重要,我们付出了艰辛的努力才做出来。大家都知道这很重要,但是非常难。我们现在是国际上唯一做到长寿命、室温、宽带量存储的。

澎湃新闻:作为科研人员,您觉得目前量子技术领域的研究环境如何?

金贤敏:环境很好。特别是对于硬科技的从业者、踏实做研究的人,我觉得我们的机会来了。

我们中国重视硬科技和前沿科技的布局。第一种硬科技是我们被卡脖子的、马上要解决的;第二种硬科技是未来2到3年、3到5年形成的硬科技,这些硬科技形成时,我们中国人不可以被卡脖子。

我觉得量子科技属于第二类,在未来3到5年可能会有突破,能够避免被卡脖子。我们现在就咬住光量子芯片从设计到流片的全流程,将来我们甚至公布一些PDK,支持别人围绕我们的芯片进行后期开发,形成生态和系统。

而且我们本身也在做产业,我觉得将来形成产业集群后,至少我们有选择的权利,有话语权。

澎湃新闻:在量子芯片领域,您觉得目前科学研究向产业转化的环境如何?

金贤敏:我觉得投融资环境很好,我们总共见了20个投资人,有10个愿意投。有人说见了100个投资人,所以我讲到这个时候,很多人觉得我们在“凡尔赛”。

上海给了我们这么好的环境,只要你做的事情靠谱,别人进行尽调觉得你有一个靠谱、有战斗力的团队,那么你就会被认可。

政府也很积极的寻找国家有需求、有用的一些技术,这个也在慢慢变好。

但还是有一些保守的势力对新科技嗤之以鼻,他们总是想一些比较简单的,比如怎么消费级、怎么物流创新。

我觉得那方面的创新很重要,我也是受益者,但是中国不能缺硬科技。所以我做了交大的终身教授后,还是决定做这件事情(创业),觉得不能辜负这个时代。

 
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