·2021年2月成立的國內(nèi)光量子芯片及光量子計算的先行者——圖靈量子，在成立不到一年時間內(nèi)，已完成三輪大額融資，累計融資額超5億元人民幣。

·金賢敏認(rèn)為，社會和資本對于前沿科學(xué)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化保守態(tài)度的轉(zhuǎn)變，為科學(xué)家走通產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的道路提供了條件。做科研與創(chuàng)業(yè)的思路有很多重疊，即都需要有一個創(chuàng)造價值的靶點(diǎn)。

“中國很多高校每年專利申請量已經(jīng)遠(yuǎn)超世界上其他名校，但技術(shù)成果轉(zhuǎn)化率卻非常低。”2020年2月，新冠疫情封控期間，金賢敏在一篇題為《從論文到科技成果轉(zhuǎn)化：斯坦福的秘密與中國的突圍之戰(zhàn)》的文章中寫道。那是金賢敏回到上海交通大學(xué)任教的第六年，也是從那時起他開始思考社會，思考自己，思考他所研究的光量子芯片是否到了走出實驗室進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化落地的拐點(diǎn)。

顯然，他很快就有了答案。2021年2月，國內(nèi)光量子芯片及光量子計算的先行者圖靈量子宣告成立，創(chuàng)始人即為金賢敏。在成立不到一年時間內(nèi)，圖靈量子已完成三輪大額融資，累計融資額超5億元人民幣。有了資本的加持，金賢敏對于未來愈加堅定，“對接產(chǎn)業(yè)需求，可以讓我們未來的研發(fā)更有方向性，我們可以逐步將量子系統(tǒng)越做越大，越做越復(fù)雜。”

量子計算產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)已至

金賢敏從事量子研究已近20年，“從早期的理論，到之后的實驗驗證，其后的器件化，再到現(xiàn)在大規(guī)模的系統(tǒng)集成，特別是芯片化、集成化，越來越靠向工程化和產(chǎn)業(yè)化形態(tài)，并且現(xiàn)在一些算法角度和一些小的系統(tǒng)硬件角度，讓量子計算已經(jīng)有對接產(chǎn)業(yè)的能力了。”上海交通大學(xué)教授、圖靈量子創(chuàng)始人兼CEO金賢敏對澎湃新聞（www.6773257.com）表示。

上海交通大學(xué)教授、圖靈量子創(chuàng)始人兼CEO金賢敏。 圖片來源：圖靈量子

目前量子計算的技術(shù)路徑有超導(dǎo)、光量子、離子阱、量子拓?fù)洹雽?dǎo)體/硅量子點(diǎn)等。其中，有3條主要的技術(shù)路線：超導(dǎo)、離子阱及光量子。超導(dǎo)路徑最為擁擠，IBM、谷歌、英特爾以及國內(nèi)的本源量子、國盾量子等企業(yè)都在這一路線上布局；霍尼韋爾、IonQ以及國內(nèi)的啟科量子等選擇了離子阱路線；光量子路線則是圖靈量子和玻色量子的選擇。

相較于金賢敏最初接觸光量子領(lǐng)域時感覺到的不靠譜，現(xiàn)在他對產(chǎn)業(yè)化拐點(diǎn)將近的感覺越來越強(qiáng)烈。這種感覺一方面來自于這個領(lǐng)域直觀可感的越來越熱，另一方面則在于技術(shù)進(jìn)步的速度越來越快。

超快可編程光量子芯片。 圖片來源：圖靈量子

“在光子芯片上做量計算的路徑是越走越快，加速前進(jìn)，它的成長曲線和傳統(tǒng)芯片的成長曲線完全不同”，金賢敏說。光子芯片可以理解為“光的版本的電芯片”，線路里面是光信號。光的速度是30萬公里每秒，光還可以出現(xiàn)干涉效應(yīng)，這種效應(yīng)和光的一些其他屬性可以被利用來操控和處理信息。

當(dāng)前學(xué)術(shù)界主要的研究任務(wù)是實現(xiàn)專用的量子模擬機(jī)，可以應(yīng)用于組合優(yōu)化量子化學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等特定問題，來指導(dǎo)材料設(shè)計、藥物開發(fā)等。再接下去的一個階段則是構(gòu)建可編程通用量子計算機(jī)。從原理上講，如果實現(xiàn)了量子計算的指數(shù)加速作用，一臺100個容錯量子比特量子計算機(jī)的算力，就可超越目前世界上所有計算機(jī)的算力之和。

在金賢敏看來，實現(xiàn)通用量子計算機(jī)有3個前提：百萬量子比特的操縱能力，低環(huán)境要求，以及高集成度。“光量子路徑是唯一能滿足這些條件的技術(shù)體系，也是通向大規(guī)模通用量子計算的最可行路徑”，金賢敏解釋說，“光量子技術(shù)體系沒有明顯短板，光量子芯片是唯一可能大規(guī)模集成到數(shù)據(jù)中心的方案。它可以在室溫下運(yùn)行，可以小型化，不需要幾千萬、甚至上億元的設(shè)備去支持它，并且依托傳統(tǒng)的光芯片技術(shù)，甚至關(guān)聯(lián)混合技術(shù)可以完成大規(guī)模集成。”

將量子計算帶出實驗室

目前，圖靈量子已在實驗上實現(xiàn)了單片集成128個全同量子光源的陣列芯片，這是目前有報道技術(shù)中能實現(xiàn)的最大規(guī)模的全同可擴(kuò)展量子光源陣列。此項研究成果被美國物理學(xué)會遴選為“編輯推薦”。

一年前，金賢敏開始了量子計算賦能產(chǎn)業(yè)的探索，醫(yī)藥、金融、人工智能，是圖靈量子最先嘗試落地的3個領(lǐng)域。

飛秒激光直寫三維光量子芯片。 圖片來源：圖靈量子

對于量子計算的發(fā)展而言，當(dāng)下最重要的問題就是量子系統(tǒng)的規(guī)模。其必須達(dá)到一定規(guī)模以后，才能夠有較大的用武之地，芯片則在很大程度上決定量子系統(tǒng)的規(guī)模。

為了不在將來遭遇“卡脖子”風(fēng)險，圖靈量子建立起覆蓋光量子芯片、專用光量子計算機(jī)、光量子測控系統(tǒng)、光量子EDA軟件、量子云平臺的全產(chǎn)業(yè)鏈路，具備芯片設(shè)計、流片、封裝、測試到系統(tǒng)集成及量子算法實現(xiàn)的全鏈條研發(fā)能力。金賢敏始終認(rèn)為，在光量子計算上，如果不與國外同行齊頭并進(jìn)，就會步步落后，重蹈經(jīng)典計算“缺芯少魂”的覆轍。在關(guān)鍵技術(shù)和部分關(guān)鍵元器件、零部件上受制于人，則無法避免“卡脖子”難題。

在金賢敏看來，光量子芯片就是圖靈量子的護(hù)城河。除了設(shè)計制備芯片外，金賢敏堅持自主流片。流片簡單來說就是將設(shè)計好的方案，交給芯片制造廠，先生產(chǎn)幾片樣品，檢測一下設(shè)計的芯片能不能用，測試通過就可以大規(guī)模生產(chǎn)。

“如果我們單純設(shè)計了芯片然后找別的公共平臺流片，一旦對方技術(shù)不開放的話，出現(xiàn)了小問題你可能也不知道到底是怎么回事；即便換一家流片，也可能會出現(xiàn)別的問題。甚至現(xiàn)在流片受到國際形勢的影響，那就存在被‘一劍封喉’的可能性。”

金賢敏繼續(xù)說道，“就算跟目前國際上融資最高的兩個團(tuán)隊——PisQ和Xanadu比起來，我們也依然是唯一能自主流片的團(tuán)隊。沒有自主可控的流片，芯片的快速迭代和商用化生產(chǎn)就是空中樓閣。”圖靈量子目前已在無錫啟動國內(nèi)第一條“光子芯片中試線”的建設(shè)。

科技創(chuàng)業(yè)的黃金時代

“我覺得未來10到15年中國都特別需要硬科技的支撐，國家、社會和資本都在擁抱高科技，對于高科技來說應(yīng)該是一個黃金時代。”金賢敏認(rèn)為，社會和資本對于前沿科學(xué)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化保守態(tài)度的轉(zhuǎn)變，為科學(xué)家走通產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的道路提供了條件。

2010年，金賢敏從時任中國科技大學(xué)物理學(xué)教授潘建偉門下博士畢業(yè)，加入英國牛津大學(xué)團(tuán)隊攻讀博士后，導(dǎo)師為牛津大學(xué)副校長、量子光學(xué)和超快光物理專家Ian Walmsley。當(dāng)時，量子計算芯片化、集成化的發(fā)展趨勢才剛開始，金賢敏所在的團(tuán)隊是國際上最早開展光量子芯片研究的兩個團(tuán)隊之一。

2014年11月，金賢敏回國進(jìn)入上海交通大學(xué)，組建了光子集成與量子信息實驗室。在校方的支持下，用了4年時間把技術(shù)進(jìn)一步推向極限。2018年，金賢敏制備出世界最大規(guī)模三維集成光量子計算集成芯片，并演示了真正空間二維量子行走，此項成果發(fā)表在《科學(xué)-進(jìn)展》上，并被評為2018年十大光學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)。同年，金賢敏制備出了首個軌道角動量波導(dǎo)光子芯片。他們發(fā)布的49×49的三維集成的光子芯片，到目前為止尚未被超越。

但直到回國7年后，他才真正將科研成果向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化付諸實施。做出創(chuàng)業(yè)的決定一方面是源于自己對于量子計算研究的深入認(rèn)識，另一方面也是受到身邊人的觸動。2020年初，金賢敏之前在牛津大學(xué)同一個實驗室的伙伴參與創(chuàng)立了光量子計算公司PsiQ，獲得微軟旗下M12風(fēng)投所領(lǐng)投的2.15億美元巨額單筆投資。PsiQ也是目前量子計算領(lǐng)域融資最多、估值最高的公司。

在有了創(chuàng)業(yè)的想法后，金賢敏向上海交通大學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)匯報了自己的科研成果產(chǎn)業(yè)化構(gòu)想，不僅獲得了肯定，還得到了資金的支持。圖靈量子的第二輪融資背后就有交大母基金的身影。

金賢敏認(rèn)為做科研與創(chuàng)業(yè)的思路有很多重疊，“比如帶領(lǐng)學(xué)生去寫一篇論文，和現(xiàn)在做產(chǎn)品、做技術(shù)都需要有一個創(chuàng)造價值的靶點(diǎn)。寫論文要把這個東西有什么價值，與已有的研究有什么不同分析出來。產(chǎn)業(yè)化也要找到痛點(diǎn)，提出新的方案為什么有價值。”但兩者的不同也顯而易見，“最大的不同在于人員的管理，創(chuàng)業(yè)需要尊重人性，符合商業(yè)邏輯”，金賢敏坦言，在科學(xué)家向創(chuàng)業(yè)者的身份轉(zhuǎn)換初期，他對于產(chǎn)業(yè)化的概念也十分模糊，后來在和投資人不斷聊的過程中學(xué)習(xí)改變自己的認(rèn)知，思路也隨之越來越清晰。

金賢敏開玩笑地說，在中科大的學(xué)習(xí)經(jīng)歷讓他學(xué)會了“對自己狠”，總是選很難的事情做；在英國的學(xué)習(xí)讓他知道了如何創(chuàng)新；現(xiàn)在的他則篤信做了判斷以后就選擇一個方向走下去。

【編者注】“科學(xué)家×創(chuàng)業(yè)者”系列報道將持續(xù)關(guān)注實踐科研成果產(chǎn)業(yè)化的科研工作者，澎湃科技希望通過報道他們的創(chuàng)業(yè)故事，記錄中國科技產(chǎn)業(yè)崛起的歷程，匯聚中國創(chuàng)新的力量。歡迎更多身兼科學(xué)家和創(chuàng)業(yè)者身份的人來講述你們的故事。采訪聯(lián)絡(luò)郵箱：zhangjing@thepaper.cn

由圖靈量子主辦的2022世界人工智能大會“量子人工智能論壇”，將于9月3日下午13時30分至17時30分，在上海世博中心舉行。澎湃科技將全程直播并報道。