連老美都覬覦的超導量子芯片，出自我國這群90后超導量子計算“天團”

浙江傳來震驚世界的大消息，我國成功研發出了比硅基芯片、碳基芯片更牛的超導量子芯片，連老美都打著全球科研的幌子。

要求咱們共享技術世界芯片格局要變片天了，中國新終于是迎來換道超車的時代！

近期浙江大學成功研發出超導量子芯片消息出，舉世震驚，因為量子芯片一直被業界譽為是下一輪芯片升級的王者，目前硅基芯片已經走到了一納米的物理極限，全球科學家都在尋找新的技術線，而量子芯片就是其中的佼佼者，因為量子芯的性能是目前硅基芯片的千倍以上，功耗卻只有硅基芯片的千分之一，更為重要的是量子芯片是無法被破譯的。

隨著我國全面進入到數字智能化時代，量子芯片將是我國數據安全的一大保障。其也示的市場空間也將是萬億起步。而回顧我國每一次換擋超車，不僅能夠終結西方的暴力，更是一次資本市場炒作的盛宴。

超導量子芯片的誕生

2010年，浙大建立起超導量子計算實驗室。十多年來，這里傳出的“量子計算機的聲音”愈發響亮。浙大超導量子計算團隊屢次刷新量子計算關鍵指標的世界紀錄，取得一系列獨具優勢的成果，支撐中國在這一國際競爭異常激烈的前沿領域中躋身第一梯隊。

翻閱這支團隊發表在國際頂級期刊的論文，宋超、郭秋江、王震、李賀康等幾位青年科學家的名字經常挨著出現。這群“90后”青年構成浙大超導量子計算團隊的骨干力量，在搶占科技創新制高點的征程上，他們的青春身姿分外醒目。


追逐

一塊超導量子芯片，大小和指甲蓋相當。顯微鏡下，芯片上的量子比特看起來只是幾顆普普通通的斑點，卻擁有同時處于0和1兩種狀態的“超能力”。

“做個簡單比較，一塊芯片只要300個這樣的斑點，就能表示比宇宙中所有原子數量還多的狀態。”宋超說。

2017年、2019年，在量子計算專家王浩華教授帶領下，浙大超導量子計算團隊與國內兄弟團隊合作，兩度刷新固態量子器件中生成糾纏態量子比特數目的世界紀錄，吸引了全球同行的目光。這表明浙大團隊無論在量子比特的操控精度上、還是在芯片平臺的噪聲隔離度等指標上，都達到了非常高的水準。

登頂高原，只是起點。科技發展就像跑步，大家都在跑，不努力就要落后，這群年輕人做的就是不斷與國際競爭者賽跑。

2020年春節假期，夜深了，浙大微納加工中心靜悄悄的。其他的實驗間都空空蕩蕩，只有李賀康和王震兩人仍留在光刻間里，埋頭制備超導量子芯片樣品。

量子芯片的工藝流程多達上百步。顯影工藝中，完美的化學反應時間只有幾十秒，錯過了窗口期，多1秒、少1秒，樣品都可能出現缺陷。李賀康掐著表，注意力高度集中。倒計時快結束時，王震感覺心臟快要從嚴嚴實實的潔凈服里跳出來。

就在2019年底，谷歌宣布實現“量子優越性”，震動科學界。“采用倒扣焊立體封裝工藝制備芯片，我們籌備已久。谷歌的成功，催動我們加快技術研發的腳步。”王震說。

這群與量子共舞的年輕人還想跑得更快些！

那是異常焦灼的一段時期。王震每天在光刻間工作十幾個小時，隨后，李賀康會過來接替上他，繼續這場無休無止的戰斗。李賀康是一個“完全鉆在芯片里”的人，在微納加工中心走上一圈，他能滔滔不絕地講出每臺設備的參數、操作方法和優缺點。

芯片樣品完成后，宋超和郭秋江共同負責在測控設備上測試它的性能。

他們再一次成功了。2021年底，“莫干1號”“天目1號”兩款超導量子芯片面世，其中面向通用量子計算的“天目1號”就是兩層芯片倒扣在一起立體封裝而成的。“現在全球掌握多比特量子芯片立體工藝的實驗室大約只有十家，我們的芯片與國際同行相比毫不遜色。”李賀康話語中難掩驕傲。

“人工智能、新藥研發、金融等很多領域目前存在的發展瓶頸，都是算力受限造成的。”郭秋江說，“量子計算或將代表著下一代的最強算力，我相信它會產生很多顛覆當前認知的事物。”

最近，他們又發表了一篇論文，公開一款全新的超導量子芯片，它的平均相干時間達到了100微秒，是國際上同類型量子芯片的3倍以上。

創新的賽跑一刻不停。用“天目”和“莫干”命名超導量子芯片，正寄托著這群年輕人競逐量子科技最前沿的理想——天目山象征仰望未來世界的星辰大海，前行不輟；莫邪、干將的傳說，激勵他們繼續勇闖“無人區”。


選擇

在哪里，才能做出世界一流的成果？

這是浙大超導量子計算團隊青年科學家們面臨一次次選擇時，唯一考慮的問題。

如果去企業的研發部門，以他們的能力，可以獲得很高的薪水。如果選擇到國外深造后再回國，他們的待遇或許比現在更加優厚。“在充滿多元選擇和名利誘惑的時代環境里，這幾位年輕人不約而同地選擇留在浙大，坐基礎研究的‘冷板凳’，為實現高水平科技自立自強做貢獻。”浙大物理學院黨委書記顏鸝感慨地說，他們是當代青年心懷“國之大者”、擔當時代重任的生動寫照。

出國深造，原本在宋超的計劃之中。然而，在探索量子世界的過程中，他找到了新的方向。

2014年，宋超還是本科生時就加入了王浩華的課題組。當時，學界出現了一種全新構型的量子比特，實驗室里沒人有測控這種量子比特的經驗，王浩華放手讓宋超去做這項前沿工作。

略顯瘦削的宋超戴著一副方框眼鏡，看上去書卷氣十足。他待在老教學樓一個狹小的房間里，在讀文獻、寫代碼、做實驗的循環中度過了三個月，每天工作到深夜。測不到任何量子比特的信號，他和自己較上了勁。每天晚上11點，王浩華會打來電話，與他討論一天的進展。

最終，當量子比特振蕩的波形緩緩出現在屏幕上的時候，宋超激動地跳了起來，然后呆呆地在原地坐了很久——曲線還在有規律地跳動，那是來自另一個世界的心電圖。

宋超突然意識到，物理學書本里寫的事情，現在真的在眼前發生了，他從此多了一個感知微觀世界的觸角。那種奇妙的感覺，讓他刻骨銘心。

宋超自此承擔了更多實驗工作。他逐漸確信了兩件事：第一，他想繼續用全部精力去探索量子世界的奧秘；第二，留在浙大，他擁有充分的可能性去實現這份理想，攀登量子計算最高峰。

這或許不是一條最輕松的路，但這群年輕人毫不猶豫地選擇了追隨初心，矢志創新。

王震在攻讀博士時就觀察到，身邊同學的發展路徑都遵循著一個“標配”：先讀博士，期間可能會走一年聯合培養，再留在國外讀兩年博后，最后回國謀一份教職。本來，他也想就這樣在原來的研究方向上走下去。

但最終他還是追隨了內心深處的理想——用自己的研究真正帶來顛覆，改變人類社會。“量子計算機真的可以解決許多我們從未設想過的問題，我覺得這簡直是太棒了。”在浙大，他正在一點點創造這樣的未來。他很享受這種狀態。

郭秋江有一套自己的哲學，如果身處一個按部就班、循規蹈矩的環境中，他會感到極度不安。“如果在學術上不去創新，不緊跟領域最前沿，可能過幾年，競爭力就慢慢喪失了，這不是我想要的。”平常聊天頗為靦腆的郭秋江，說出這番話時不假思索。

李賀康是被王浩華招募來浙大的。2017年，他還在中科院物理所攻讀博士，拿到了王浩華團隊寄來的20比特量子芯片的圖紙。“當時工藝還沒有完全走通，我把自己做出來的樣品寄給王老師看，他非常熱情地指導我，每天我們幾乎都會通三四個電話。”

去歐洲一家實驗室工作的念頭曾出現在李賀康的腦海里，但并沒有停留太久。他不需要被說服。2019年，浙大建成了自己的微納加工平臺，一直懷著工程師夢想的李賀康擁有了一片自由探索的天地：“我感受到了那種所有人為同一個目標努力的沖動、全身心投入科研的樂趣。”

接下來的幾年，浙大超導量子計算團隊以同行難以想象的速度開發出了新工藝，建立起從超導量子芯片設計、制備、封裝到測控的全線研發能力。

奮斗

郭秋江一直記得剛進課題組時的一件小事。當時制冷機的一個泵出了故障，導師王浩華二話不說，抓起工具，趴到地板上，動手修理起來。這和郭秋江之前想象里“干干凈凈”的科研完全不同。

后來，郭秋江在實驗中遇到過無數次設備故障，王浩華俯下身去的場景總是第一時間浮現在他腦海里。有一次，他為了盡可能降低損失，整整一夜獨自守在處于故障邊緣的冷卻設備旁邊，做好隨時應急的準備。

郭秋江是這些年輕人中年紀最小的，在他放滿儀器設備的實驗室里，卻能看到一幅品味頗為“老成”的書法：一副泛黃的竹簡，上面豎寫“奮斗”兩個大字，下注小字：“人的一生全靠奮斗，唯有奮斗才能成功”。王震總是忍不住調侃他，竹簡都快發霉了，還掛在墻上。

這幅字陪伴了郭秋江整個高中時期，又被他從新疆帶到杭州。說起奮斗，郭秋江真誠地說，這不是空洞的口號，就是從最基礎的工作開始，建造起科學的大廈。

面對一個30多平米、空無一物的房間，這群年輕人從零開始，親手搭建整套超導量子芯片的測控系統。

幾個月里，他們每天都要重復差不多的工作。用一堆最常見的金工工具：扳手、螺絲刀、老虎鉗，搭起比自己還高的鋁合金支架，組裝制冷機內部每個細小的低溫電子器件。超導量子芯片，放在制冷機白色圓筒的最底端，從那里一根一根地接出上百條光纜，一頭連接著芯片上的量子比特，另一頭密密麻麻地接上用于發出微波脈沖、操控量子比特的板卡。

“大多數時候，我們的工作沒有外人想得那么高大上，都是在搭設備、接線、寫測試代碼，做一些看起來特別基礎的事情，這是科研最底層的邏輯。”郭秋江說。

最近，芯片圖形化的關鍵設備直寫光刻機壞了，國外廠家告訴李賀康，返廠維修要等三四個月。等不起，李賀康就自己來修，辦公室里堆著大大小小的快遞紙盒，都是從網上買來的“平替”零件。

面對接二連三的前沿突破，許多人驚嘆之余，都有這樣的疑惑，為什么是這群年輕人做到了？

“超導量子計算全世界許多科學家都搶著做，目標大家都清楚。”浙大物理學院常務副院長王孝群說，“但我們這批年輕人有一股迎難而上、鉆研問題的韌性，別人屏蔽不了的噪聲、改進不了的參數，他們都能攻克。”

熟悉這群年輕人工作狀態的專家們都說，他們是同行里工作時間最長、強度最大的課題組，幾乎沒見他們有過休息日。

“科研就是我的生活，生活是科研的一部分。”談起“工作狂”這件事，宋超的語氣很輕松，夜深人靜時的靈光乍現，時常讓他興奮不已。

挑戰刷新量子比特糾纏態數目上限時，實驗曾一度偏離預期，發生了“天方夜譚”般的現象：兩個量子比特居然會和第三個發生同步的相互作用。實驗幾個月沒有進展，但這群年輕人沒有把這看成“耽誤”，而是視為發現新知的契機。最終他們發現，這個意外“差錯”竟然和量子光學研究苦苦追尋的一種現象恰好是相逆的過程。沿著這條路，他們取得了更多新奇的發現。

五月的風吹動求是園的草木，散發出蓬勃熱烈的氣息。這群年輕人又開始了實驗室里新一天的工作。

“一塊藍寶石，切得方方正正，磨得平平整整，在上面覆蓋一層掩膜。再拿一個鋁塊，用電子束轟擊它，鋁原子蒸發出來，掉到藍寶石上。然后把覆蓋的掩膜拿開，石頭上面就留下痕跡，這就是超導線路……”


量子芯片國產化的意義

國內對量子技術的推進已取得了不小的進步，此前國內的祖沖之二號量子計算機已實現66量子比特計算能力，九章二號則實現了113 個光子、 144 模式的量子計算原型機，如今波色量子發布的量子計算機更進一步提升。據稱天工量子已可達到100量子比特，居于全球領先水平。

中國研發的這些量子計算機已居于全球領先水平，此前美國知名的谷歌懸鈴木只有53比特，祖沖之二號超越懸鈴木，天工量子更是懸鈴木的近兩倍，顯示出中國在量子計算方面加速推進。

量子計算機相對于當前的芯片技術可以說是革命性的進步，據稱量子計算將比當前最強大的超級計算機還要快億億億倍，由此可以看出量子計算遠超現有的計算技術，因此歐洲、美國以及中國都在加速推進量子計算技術。

歐洲已開始運用量子計算技術，2022年底芬蘭宣布將它的量子計算機HELMI與泛歐超級計算機 LUM 連接起來，以此加速量子計算的商用化；谷歌在取得量子霸權之后，為了加速量子計算的商用，近期宣布與日本合作推進量子計算的商用，對于中國來說推進量子計算更是具有獨特意義。

當前的計算技術基于硅基芯片，而硅基芯片技術由美國引領，美國主導著硅基芯片技術，這導致日本、荷蘭等的芯片設備企業都得隨著美國的指揮棒起舞，給中國發展芯片產業帶來困擾。

量子芯片則是另起爐灶，完全不依賴現有的硅基芯片產業鏈，這是一項全新的技術，中國、歐洲和美國的差距并不大，可以說誰先推進量子芯片的商用，誰就將在未來取得芯片技術的主導權。

中國已籌建全球第一條量子芯片生產線，合肥的本源電子還研發了號稱量子芯片光刻機的NDPT-100無損探針電學測量平臺、量子芯片高真空存儲箱，逐漸完善國產量子芯片產業鏈，如此國產量子芯片的發展將不受海外技術的困擾。

國產量子技術機的推出，說明中國在量子計算技術商用化方面已取得長足進展，這將成為中國發展芯片技術的新出路。