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创“新”者说 | 金贤敏:量子计算正加速接近应用爆点

来源:新民晚报     记者:易蓉     作者:易蓉     编辑:易蓉     2024-05-21 14:19 | |

  【开栏的话】

  新质生产力,中国创新发展的着力点与内在逻辑!高科技、高效能、高质量,创新起主导作用的先进生产力,中国经济的新增长极与新动能!在这个令人兴奋的时代,这座创新的城市,从事新质生产力发展工作,会是怎样的感受?新民晚报今起推出一组10篇《创“新”者说——关于新质生产力的探索与思考》,请创“新”者聊聊他所实践和认识的新质生产力,解读其中的“创新”“高质量发展”密码。

图说:上海交通大学教授、集成量子信息技术研究中心主任、图灵量子创始人金贤敏 来源/新民晚报记者 陶磊 摄(下同)

  【人物名片】

  金贤敏:上海交通大学教授、集成量子信息技术研究中心(IQIT)主任、图灵量子创始人、上海交大无锡光子芯片研究院(CHIPX)院长。

  长期致力于光量子芯片和量子信息技术芯片化集成研究。已发表论文130余篇,获得国家发明专利并实现转化15项。带领团队实现了世界最大规模三维集成光量子计算集成芯片,国际首个轨道角动量波导光子芯片,世界最大规模单片集成128个全同量子光源芯片等多项重磅科研成果。

  时间似乎不再匀速流淌。对上海交通大学教授、图灵量子创始人金贤敏来说,从突破光量子基础研究,到将原始创新逐步落地至光子芯片和量子计算,他感到一种越来越强烈的加速度。国家对于新质生产力的定义几乎完美匹配他和团队正从事的事业——光子芯片作为信息新载体,量子计算带来新构架,所带来的技术护城河和潜在的颠覆性,不仅将推动国家科技进步,甚至即将掀起一场产业技术革命,迎来智能勃发的全新时代。

  孤灯牵引的科学探索

  “我们正处于人类计算能力真正爆发的前夜!很快,很快这个燃爆点就会到达了。”24年前,当金贤敏从中科大潘建伟院士团队博士毕业,加入牛津大学教授、量子光学和超快光物理学家伊恩·沃姆斯利(Ian Walmsley)教授团队的时候,他还没有意识到这个“算力燃爆点”将何时抵达。

  量子计算利用量子叠加的并行性增加算力,单个量子可以同时被编码成0和1,这意味着它能实现指数级的算力增加。“光量子计算不仅可以向下兼容到相关技术,它的理论和框架赋予的指数级算力甚至是‘绵绵无绝期’的,将像核聚变一样成为无穷无尽可挖掘的资源,推动信息技术和人类智能化向前发展。”

  但利用这一特性实现超快计算富有挑战。彼时,沃姆斯利教授团队是国际上最先开展光量子芯片研究的两个小组之一,金贤敏参与了许多量子计算芯片化、集成化的开创性工作,也是那段时间开启了他“孤灯牵引下的科研黄金时代”。

  在英国看到这一领域的技术发展前景,也意识到这一新兴赛道将为国家带来弯道发展的机会,他决心回国引领国内光量子芯片发展。在上海交通大学的支持下,金贤敏团队在光量子芯片研发、海水量子通信实验和宽带量子储存领域实现了多个国际首次,一一实现了他的科研想法。

  量子计算对算力的支撑始终是一盏明灯,但是金贤敏越来越感受到,追光的速度加快了。在英国,金贤敏与牛津的同事首次完成第一个专用量子计算,被英国皇家学会以“专门通向量子计算的捷径”报道。回国后,与国防科技大学团队合作,用当时世界排名第一的超级计算机天河2号,首次标定出量子优越性的点位。“我们当时判断,跨越量子优越性,也就是在特定领域量子计算机的能力超越传统计算机,可能还需要大约15年的时间。没想到还是太保守了。”金贤敏说。两三年之后,美国谷歌“悬铃木”团队和中国“九章”量子计算机先后实现了突破,量子计算机比最先进的超级计算机快百万亿倍!

  争分夺秒的成果转化

  随着基础研究的持续突破,国外已有团队陆续获得数亿美元融资落地光量子技术,金贤敏感觉到,开启光量子产业化迫在眉睫,必须争分夺秒将积累的顶尖科研理论和技术储备变成现实,让中国抓住机会,在光量子领域不再缺“芯”少“魂”。于是4年前,他多了一个身份——创办了国内首家光量子芯片及光量子计算公司,成为图灵量子创始人和首席执行官。

  很快,图灵量子获得近亿元天使轮投资,这也是国内量子信息产业最高水平。“得益于之前储备的底层技术基础,我们每一步都是稳扎稳打,一直‘know how(知道如何实现)’。”金贤敏带领团队构建了完全自主可控的光量子芯片和量子算法双底层核心技术驱动能力,布局光量子芯片、专用光量子计算机、光子处理器、光量子测控系统、光量子EDA软件、求解器、算法安全平台以及量子云智算平台等全栈软硬件产品。

  作为颠覆性技术,图灵量子承担着为新旧行业赋能之责。目前,图灵量子已经形成了国内唯一同时具有芯片制备+量子计算+光子计算+人工智能技术的团队。在人工智能、金融科技、生物医药、通讯加密、数字安全等领域,率先形成产业化解决方案。

  步步临近产业爆发

  短短数年,图灵量子在学校、政府、社会的支持下已经发展成长,拥有百余员工,具备从设计、流片、封测到系统集成和量子算法应用的全链条研发能力,建设国内首个量子人工智算中心,有望在药物发现、电池设计、流体动力学、干线物流优化、安防和加密等多个领域发挥颠覆性作用。下个月,图灵量子建在无锡的国内首条“光子芯片中试线”就将建成。

  “量子计算点燃大规模应用的燃爆点,很快就会来到,也许2-3年就会来到。”作为科学家和创业者,金贤敏已经预感到这种“无限接近”。接下来,他认为目前还亟需在创新主体培育、产业链强链补链、应用场景开放等方面继续深度挖掘。

  金贤敏的一天24小时,保证6小时的睡眠时间,每天工作超过16小时。他的步速更快了,忙碌在图灵量子、上海交大和无锡的中试基地。团队的伙伴也受到这位领航者的感染,自发投入到这份事业里,与他同频加速推进光量子技术的不断更新与迭代,不断与产业结合得更加紧密。“我们所做的事情有技术价值和经济价值,并且对国家和民族也有价值。因此,我们作为硬科技创业者,既有使命感,也有价值感,也因为在这个时代和身处上海这座城市能够做一番事业,而感到高兴和振奋。”金贤敏说,这份先苦后甜的事业,已经开始甜了。

  新民晚报记者 易蓉


  【行业链接】

  作为新的信息载体的光量子芯片,和能够实现指数级算力增加的量子计算,将带来颠覆性的产业技术革命,也是中国弯道超车,不再缺“芯”少“魂”的机会。

  得益于光量子领域基础研究的积累,图灵量子开启了中国光量子信息产业的发展,构建了完全自主可控的光量子芯片和量子算法双底层核心技术驱动能力,布局一系列软硬件产品,赋能人工智能、金融科技、生物医药、通讯加密、数字安全等领域。

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