當地時間11月10日，因在量子計算領域取得突破性成就而獲得2025年諾貝爾物理學獎的約翰·M·馬蒂尼斯（John M. Martinis）和慧與公司（HPE）及多家晶片企業聯合成立聯盟，計畫打造一款實用、可量產的量子超級電腦。

據路透社報導，馬蒂尼斯新成立的量子規模化聯盟（Quantum Scaling Alliance）旨在研發實用可量產的量子超級電腦，目標是利用現有成熟工具生產量子電腦，這類工具每年能為智能手機、筆記本電腦或人工智慧伺服器製造數億顆晶片。

改變“手工定制”生產

量子計算被視為未來科技革命的核心領域之一。量子電腦有望解決化學、醫學等領域的複雜問題，這類問題若交由經典電腦處理，可能需要數千年時間。IBM、微軟和穀歌等科技巨頭均競相研發該技術。但由小團隊一次製造一臺量子電腦，這樣的努力在很大程度上是一次性的。

馬蒂尼斯在採訪中表示，自20世紀80年代該領域起步以來，依靠量子比特工作的量子晶片一直以“手工定制方式”生產，每次僅能小批量製造。“目前來看，我們認為是時候轉向更標準化的專業模式了，也就是運用高度精密的工具。”

此次新成立的聯盟成員包括半導體和顯示設備供應商應用材料公司（Applied Materials）、晶片自動化設計和晶片介面IP供應商新思科技（Synopsys）等企業，他們將幫助打造更大規模、性能更穩定的量子晶片。其他成員還包括量子計算軟體公司1QBit、量子初創公司Quantum Machines、量子計算軟體開發商Riverlane，以及威斯康星大學。

隨著量子晶片規模擴大，它們需要與經典電腦深度結合，校正可能干擾量子電路運行的誤差。但將經典電腦與HPE等企業生產的現有超級電腦整合並非易事，行業內缺乏統一的集成標準。

“人們天真地認為，只要擁有數百個量子比特的系統，或者能將規模擴大到數千個，就能進一步擴展到數百萬個，但事實並非如此。”HPE公司2015年從惠普（HP）拆分，HPE量子團隊負責人、技術專家馬蘇德·莫赫塞尼（Masoud Mohseni）表示，在每一個量子比特規模階段都會面臨新的挑戰。去年莫赫塞尼曾與馬蒂尼斯及其他30多位研究人員共同制定了相關集成藍圖，該聯盟將把這一計畫付諸實踐。

挑戰在於系統工程

今年10月，瑞典皇家科學院將2025年諾貝爾物理學獎授予科學家約翰·克拉克（John Clarke）、米歇爾·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）和馬蒂尼斯，以表彰他們“發現電路中的宏觀量子力學隧道效應和能量量子化”。

馬蒂尼斯出生於1958年，是超導量子計算領域的標誌性人物，他曾是穀歌超導量子計算團隊的領導者， 2014年至2020年擔任穀歌量子AI團隊的硬體負責人，在工程化和量子計算的落地應用上有更為突出的貢獻。

2022年，馬蒂尼斯聯合創辦了量子計算硬體初創公司Qolab，計畫打造世界上第一臺可正常運行的量子電腦。該初創公司認為，半導體行業掌握著打造實用量子電腦的關鍵，即通過實現高質量量子比特的大規模製造就能達成這一目標。

“自從離開穀歌創辦自己的公司後，我一直秉持一個核心觀點：打造量子電腦比科學家們預想的要更難一些，關鍵問題在於系統工程。”馬蒂尼斯在獲得諾獎後表示，打造量子電腦的挑戰有很多，“建造一臺高性能電腦本身就極具難度。所以我們目前重點攻關的是量子比特的製造環節，力求做到比現有水準好得多。”

“我很享受在學術界的時光，甚至在穀歌從事相關研究時也很愉快。但現在我更熱衷於從實際角度思考。要讓量子電腦真正落地，我們需要做哪些具體工作，需要與哪些領域的人合作，才能把所有環節整合起來，以經濟高效、具備商業可行性的方式造出量子電腦。”

來源：中國科學報