快，是量子計(jì)算機(jī)的最大特征。
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)要算15萬年的難題，未來的量子計(jì)算機(jī)可能只需1秒即可解決。40多年前，物理學(xué)家費(fèi)曼提出利用量子構(gòu)建計(jì)算系統(tǒng)。如今，科學(xué)家正在驗(yàn)證這一設(shè)想。
量子計(jì)算機(jī)，被稱作“信息時(shí)代的原子彈”。幾乎每一個(gè)世界強(qiáng)國都在研發(fā)自己的量子計(jì)算機(jī)，就像核武器一樣，關(guān)鍵核心技術(shù)是“要不來，買不來，討不來”的。它的技術(shù)門檻很高，目前世界上只有美國、加拿大和中國具備量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力。
成立于2017年9月的本源量子計(jì)算科技（合肥）股份有限公司（簡稱“本源量子”），是國內(nèi)首家將量子計(jì)算正式推向商用領(lǐng)域的量子計(jì)算企業(yè)，由兩位中國量子計(jì)算行業(yè)領(lǐng)軍人物——中科院院士郭光燦和中科大教授郭國平，帶領(lǐng)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立。
15年前，不到30歲的郭國平就下定決心：“中國一定要有自己的‘量子算力’！”本源量子的名字，取自“追本溯源”之意。過去6年間，這家公司從實(shí)驗(yàn)室起步，迅速邁入量子計(jì)算領(lǐng)域第一梯隊(duì)，多項(xiàng)技術(shù)研究成果位居國內(nèi)第一，并在國際競爭中為中國贏得話語權(quán)。
現(xiàn)為本源量子總經(jīng)理的張輝，師從郭國平教授，主攻量子計(jì)算，是量子實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的第一個(gè)博士生。但在15年前，由于國內(nèi)沒有一家做量子計(jì)算的企業(yè)，他甚至找不到一個(gè)對(duì)口工作。直到6年前本源量子成立，他放棄上海高薪工作，響應(yīng)導(dǎo)師呼喚，重拾未竟的事業(yè)。
在張輝博士和團(tuán)隊(duì)的努力下，本源量子創(chuàng)造了多個(gè)“第一”：
首款國產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、國內(nèi)首個(gè)自主研發(fā)的可交付使用的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟源”、國內(nèi)首個(gè)基于真實(shí)量子計(jì)算機(jī)的超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)、國內(nèi)首款量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)“本源司南”、國內(nèi)首個(gè)量子芯片設(shè)計(jì)工業(yè)軟件“本源坤元”等。
攝影：李艷艷
在量子計(jì)算領(lǐng)域，谷歌、英特爾、IBM等公司早已布局，本源量子與這些巨頭展開競爭，難度著實(shí)不小。為擺脫束縛，本源量子是世界上極少數(shù)具備全棧式量子計(jì)算研發(fā)生產(chǎn)制造能力的公司之一，也是一家從不接受一分錢外資的量子計(jì)算企業(yè)。
“這條路很難走，硬著頭皮也必須要做。”張輝說，本源量子成立的初衷，就是要讓量子計(jì)算機(jī)走出實(shí)驗(yàn)室，真正為人類社會(huì)服務(wù)。“我們的信心，源自我們對(duì)大勢(shì)的看好，擁有國內(nèi)最好的團(tuán)隊(duì)，而且他們也很年輕，扛得住賽道的長周期。”
7月10日，中國移動(dòng)通信有限公司研究院與本源量子成功實(shí)現(xiàn)全國首例基于通用量子計(jì)算機(jī)真機(jī)的通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法驗(yàn)證，初步結(jié)果滿足預(yù)期要求，實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)的良好開局。
安徽省合肥市高新區(qū)的云飛路，近年來得了一個(gè)別稱“量子大道”。前后不過幾百米的街道上，坐落著20多家量子科技關(guān)聯(lián)企業(yè)，涵蓋量子通信、量子計(jì)算、量子精密測(cè)量等多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。有投資人直言：“做量子領(lǐng)域的投資之前，必須去逛逛‘量子大道’和中科大。”
備受熱捧的量子科技龍頭企業(yè)“本源量子”就成長于此。根據(jù)國外第三方機(jī)構(gòu)發(fā)布的“2022年全球量子計(jì)算技術(shù)發(fā)明專利排行榜”，本源量子以234件量子計(jì)算發(fā)明專利數(shù)和133件發(fā)明專利被引證數(shù)排名全球前十，是前十中唯一一家中國企業(yè)。
1999年，張輝進(jìn)入中科大求學(xué)，那時(shí)候，國內(nèi)量子計(jì)算相關(guān)研究剛剛起步。他到中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的第一件事，是和導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)一起組建實(shí)驗(yàn)室。讓他印象最深的工作，就是“挖坑”。實(shí)際上，大到挖坑埋設(shè)備，小到在鋁質(zhì)屏蔽盒上打孔，幾乎都由他們手工完成。
回憶起本源量子醞釀之初的那段日子，張輝用了“悲壯”這個(gè)形容詞。
當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室，簡陋到只有一張桌子、一把椅子。椅子被坐壞了，大家只能“站”著工作。“2010年前后，開始有企業(yè)參與進(jìn)來。2014到2015年，郭老師（郭國平教授）找融資，幾乎沒人愿意參與。”張輝說。
好不容易搭完平臺(tái)，張輝又開始愁畢業(yè)。彼時(shí)，量子計(jì)算還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，很多研究者都面臨畢業(yè)壓力，以及轉(zhuǎn)行或科研“二選一”的抉擇，不少科研成果難以傳承。由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)尚沒有一家量子計(jì)算企業(yè)，甚至在實(shí)驗(yàn)室所在地合肥，張輝也找不到一份專業(yè)對(duì)口的工作。
博士畢業(yè)后張輝回到老家上海，做起園區(qū)招商和金融工作。等他再回合肥，已過去近十年。
信息技術(shù)的進(jìn)步超乎想象。在張輝熟悉的量子領(lǐng)域，中國量子領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家，幾乎全部出自中科大或跟中科大有很深的淵源。同時(shí)，量子技術(shù)逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，相關(guān)企業(yè)相繼在合肥成立。
2017年，張輝以“編外人員”身份，幫助本源量子處理融資事宜。兩年后，他正式入職。“前面幾輪投資人，始終覺得這個(gè)賽道還很遠(yuǎn)。所以投給本源的錢，沒有任何對(duì)賭，也沒要求盈利、上市。唯一要求，就是要我們把團(tuán)隊(duì)建起來，參與未來國際競爭。”張輝說。
轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2019年。
2019年9月，谷歌宣布率先實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”，他們研發(fā)的“懸鈴木”量子計(jì)算原型機(jī)，可以在200秒內(nèi)完成百萬量子采樣，而美國最快的“頂點(diǎn)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，需要1萬年才能模擬完成。這一下子引爆了當(dāng)時(shí)的科技圈，也讓資本和市場各方重新審視量子的價(jià)值。
“那時(shí)候，大家都看我們，投資人也任我們挑，但越是這時(shí)候，我們?cè)揭炎约和乩！睆堓x說。一年后，本源量子推出國內(nèi)首個(gè)工程化的量子計(jì)算機(jī)——悟源，且在眾多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)自主研發(fā)；同年，公司還發(fā)布了超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)和量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)“本源司南”等。
“這是個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn)，（意味著）我們從科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)真正蛻變成做產(chǎn)品的團(tuán)隊(duì)。我們?cè)瓉硪恢笨紤]怎么造，后來考慮怎么用，怎么解決問題。我們一直認(rèn)為，它是個(gè)工具，不應(yīng)該留在實(shí)驗(yàn)室里，而且一開始我們就考慮到了，技術(shù)一定要自主可控。”張輝說。
作為一家致力于量子計(jì)算全鏈條開發(fā)的企業(yè)，本源量子已成功完成多臺(tái)量子計(jì)算機(jī)工程化研制，正發(fā)力量子芯片設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造鏈，還開發(fā)出國產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)量子芯片工業(yè)設(shè)計(jì)軟件、量子芯片激光退火儀、量子芯片無損探針儀等量子芯片工業(yè)母機(jī)。
國際領(lǐng)先的團(tuán)隊(duì)、硬核科技的加持，加上量子賽道的火爆，讓張輝坐在辦公室里就有各路資本找上門。2022年8月，本源量子宣布完成B輪融資，金額近10億元，刷新全球量子計(jì)算企業(yè)融資紀(jì)錄，未來將用于更高位數(shù)量子計(jì)算機(jī)的研制、量子計(jì)算應(yīng)用的落地推廣。張輝透露，接下來，公司將發(fā)布最新量子計(jì)算機(jī)“悟空”，并在今年下半年啟動(dòng)C輪融資。
今年春節(jié)期間，《流浪地球2》上映。電影中，以moss為代表的“550系列量子計(jì)算機(jī)”擁有頂尖算力，可以調(diào)動(dòng)全球計(jì)算資源，控制太空電梯、行星發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行等。moss的形象，讓普羅大眾第一次對(duì)量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生了直觀印象。
過去兩年資本的“涌入”，量子賽道急速升溫。公開數(shù)據(jù)顯示，2022年，全球量子信息公司的融資總額超過23.5億美元，相比2020年實(shí)現(xiàn)翻番。張輝再也不用發(fā)愁，怎么跟外界介紹到底“什么是量子”了。
本源量子的成長軌跡，也是量子行業(yè)從無到有的縮影。2021年，“量子信息”首次出現(xiàn)在“十四五”規(guī)劃及政府工作報(bào)告中。這一年起，教育部正式把量子信息學(xué)科加入本科生教育，以加快量子領(lǐng)域人才梯隊(duì)培養(yǎng)。越來越多的人才和資本流向量子賽道，產(chǎn)業(yè)得以蓬勃發(fā)展。
張輝對(duì)《中國企業(yè)家》介紹，2022年以來，本源量子的思考重點(diǎn)側(cè)重于產(chǎn)品和用戶。“這是我們技術(shù)之外的另一條腿。所以，包括思維和團(tuán)隊(duì)，我們都在做很大的調(diào)整。提到今天的量子計(jì)算，大家第一反應(yīng)是本源。”張輝稱，“當(dāng)然，我們不是單打獨(dú)斗。”
在量子計(jì)算機(jī)工程之路上，“先行者”本源量子，不僅催生出一大批原創(chuàng)性成果，還牽頭組建了國內(nèi)第一家量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。今年5月，中國航空工業(yè)集團(tuán)、鄭州大學(xué)國家超級(jí)計(jì)算中心等34家企業(yè)、機(jī)構(gòu)、高校加盟，涉及金融、航空航天、大數(shù)據(jù)、先進(jìn)計(jì)算等領(lǐng)域。
目前，處于產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張階段的本源量子還未實(shí)現(xiàn)盈利。張輝說：“在滿足國家需要的基礎(chǔ)上，要盡快產(chǎn)品化，把賺錢邏輯理順。去年底，我們召開管理層會(huì)議明確了要把產(chǎn)品化、商業(yè)化的事放在重要位置。”
當(dāng)前，國內(nèi)外量子科技主要在3個(gè)方向展開激烈競爭：量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量。量子計(jì)算機(jī)能夠在眾多關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，提供超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)極限的核心計(jì)算能力，在新材料研發(fā)、生物醫(yī)學(xué)、金融分析及人工智能領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要的作用。
目前量子計(jì)算技術(shù)路線呈現(xiàn)百花齊放態(tài)勢(shì)，主要技術(shù)路徑包括超導(dǎo)、離子阱及光量子等，在超導(dǎo)方面，布局者主要是IBM、谷歌以及國內(nèi)的本源量子、國盾量子等，離子阱路線則包括霍尼韋爾以及國內(nèi)的啟科量子等。
最近兩年，競爭態(tài)勢(shì)升級(jí)，國外量子計(jì)算巨頭頻繁“秀肌肉”。2022年11月，IBM發(fā)布了公司最大的量子計(jì)算機(jī)處理器“Osprey”，含有433個(gè)量子比特，數(shù)量是上一代的三倍；谷歌則在2023年2月宣稱，已實(shí)現(xiàn)通過增加量子比特來降低計(jì)算錯(cuò)誤率。
“郭老師一直講，我們要死死咬住國際最強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。技術(shù)突破就是這樣，越往上走越難，目前我們跟國際相比，差距還比較大。”張輝說。他透露，目前國內(nèi)在量子計(jì)算芯片領(lǐng)域落后國外最先進(jìn)水平3至4年，若考慮國外巨頭實(shí)驗(yàn)室中未公布的成果，這項(xiàng)差距可能更大。
攝影：李艷艷
當(dāng)一項(xiàng)技術(shù)開始走出實(shí)驗(yàn)室談生態(tài)，距離真正的應(yīng)用便不再遙遠(yuǎn)。但對(duì)整個(gè)量子計(jì)算領(lǐng)域來說，真正產(chǎn)業(yè)化的到來或許還沒那么快。這條路還有多遠(yuǎn)？
“目前量子計(jì)算正處在產(chǎn)業(yè)化前夜。”張輝說，“我們正站在大門前，能窺探到門里的東西了，以前大門在哪兒都不知道。我相信，這扇門很快就會(huì)推開。今天的公司都在做產(chǎn)業(yè)鋪墊，我們定義量子計(jì)算是工具，而一些企業(yè)雖然做技術(shù)應(yīng)用，但不一定會(huì)對(duì)行業(yè)產(chǎn)生價(jià)值。”
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主Haroche提醒稱，量子計(jì)算領(lǐng)域存在炒作，基礎(chǔ)科學(xué)和其應(yīng)用之間總是伴隨著意想不到的曲折，我們必須小心謹(jǐn)慎。張輝表示，盡管這兩年賽道在升溫，但很多企業(yè)仍然很困難，只是看起來風(fēng)光。一些企業(yè)可能與投資人有對(duì)賭，所以壓力很大。
“我們還在等最大的爆點(diǎn)，（觀察）哪個(gè)領(lǐng)域可以展現(xiàn)量子計(jì)算的優(yōu)越性。我們判斷這個(gè)爆點(diǎn)在未來的兩到三年就會(huì)發(fā)生。”張輝說，“應(yīng)用層面，本源量子目前已有很多探索。成效如何，如郭老師所說，今天的量子計(jì)算就像當(dāng)年的蒸汽機(jī)一樣，將會(huì)發(fā)揮巨大作用。”