探索量子计算机的“iPhone时刻”

严兆鑫　柴嘉

项金根，量旋科技创始人、CEO

2017年5月，世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机在中国诞生。2019年1月，IBM发布世界上第一台独立的量子计算机 IBM Q System One。近年来，随着量子计算产业热潮在全球兴起，一场围绕量子计算的全球竞赛已鸣枪开跑。

对于熟悉经典计算机的人们而言，量子计算机既熟悉又陌生。通俗来说，与经典计算机一样，量子计算机的目的也是提供算力，但两者的工作原理和优势却有很大区别。

“在算力需求不大的应用场景下，经典计算机其实更占上风。但到了算力需求较大的时候，量子计算便能带来更快、更好的结果。”量旋科技创始人、CEO项金根如是说。

虽然量子计算机还未像经典计算机一样普及，但已有许多企业开始致力于量子计算机的产品化，量旋科技就是其中之一。2018年成立的量旋科技，已经研发出多款小型的桌面量子计算机核心产品。

量子信息技术作为培育未来产业、构建新质生产力、推动高质量发展的重要方向之一，正在成为释放新质生产力的一种新动能。近期，南都湾财社推出《新质·中国造》系列报道，深入千行百业，遍访湾区企业，解锁湾区新质生产力，共探高质量发展之道。本期走进深圳量旋科技有限公司，对话量旋科技创始人、CEO项金根。

“三清博士”创业瞄准量子计算产业化

本硕博都毕业于清华大学，项金根是一名典型的“三清博士”。然而，与大部分导师深耕学术不同，从小生长在浙商环境中的项金根更喜欢做产品，性格的偏好是其转战商界的主要原因。本科阶段，项金根就研发过一台小型化工业CT机，可代替大型设备进行测试。而这个产品，也为其创业期间研发便携式的桌面型产品打下了基础。

转战商界，单凭一腔热血是不够的。项金根透露，自己并不是从学术界直接转型创业者，为了积攒经验，他也曾在各大公司历练，比如世界五百强企业SAP（德国软件公司）及一些初创的公司。

后来，项金根受到妻子的影响，两人瞄准量子计算产业化的机遇，决定在2018年走上创业道路。项金根的妻子曾蓓是量旋科技联合创始人兼首席科学家，曾从事量子计算科研工作。

在公司注册之前，量旋科技就顺利拿到了第一笔融资。这“第一桶金”也为公司的发展开了个好头。

项金根坦言，量旋科技的创业路线一定程度上受到IBM的影响。2016年，IBM全球首推量子计算云平台，让量子计算真正走进大众视野。“那时我们就有了一些想法，随着公司渐成规模，现在更是打算将所有的精力都投入其中。”

随着技术的进步，量旋科技关于创业路线的想法也在不断完善。“2017年的想法是要做超导量子计算机，但我们也知道面临一些困难，因为资金投入量比较大。”在项金根看来，作为一家初创公司，需要先做一些现实的东西让团队活下来，“比如一个可以尽快产业化的技术路线，这就是桌面型核磁量子计算机的研发思路。”

“一方面，我们的量子计算机肯定要满足大家的需求，也就是做产业化，能让大家用得上。另一方面，又必须能解决各种各样的场景通用问题，可以应用在各个行业。要实现这个长远目标，最终就是要实现通用的量子计算机，这是未来的一个很重要发展方向。”循着这个路径，量旋科技开启了行业探索之路。

与国内外超百所学校合作

据项金根介绍，受限于较高的入门门槛和有限的专业人才，国内从事量子计算的公司只有几十家，且大体量的公司非常少，这种情况并不利于行业发展。

“由于大家对量子计算比较陌生，会以为非常难懂。其实在量子计算这个名词中，计算是主语，量子只是个形容词或定语，它并没有完全用到量子力学的所有规律，我们只需要用到其中几条假设，且不需要去探究这条假设是如何来的。量子计算的入门门槛并没有那么高，大家不要被‘量子这个词吓到。”项金根笑言，作为从业者，他也呼吁对这一学科感兴趣的同学不要因为名字望而却步，都可以来学习一下量子计算。

瞄准了教育级产品赛道，2020年，量旋科技发布了全球首台桌面型核磁量子计算机（2比特）“双子座”。这台小小的桌面量子计算机十分便携，定价在5万到40万之间，很快吸引了许多学校的关注。项金根表示，桌面型量子计算机的诞生正是致力于培养更多的量子计算人才。

项金根透露，目前在全球范围已经有超过100所学校与量旋科技展开合作，其中海外客户占到70%，包括杜克大学、滑铁卢大学、西澳大利亚大学、东京大学、奥斯陆城市大学、清华大学、复旦大学、北京理工大学、深圳中学等国内外顶尖学校。

其中，其销至挪威奥斯陆城市大学和澳大利亚西澳大学的两台“双子座”桌面型核磁共振量子计算机，更是首次实现了国产量子计算机出口到海外发达国家。

“但桌面型量子计算机有一个缺点，就是它的比特数不够多，这意味着它的算力就不够强。要突破量子计算机高算力瓶颈，就需要更多比特，那就是另外一条路线，即超导量子计算机路线。”

项金根介绍，超导量子计算机主要面向产业级和高端的科研级客户，“比如中石油、中石化、中移动、电信等需要高算力应用场景的终端客户，以及制药研发的终端客户，还有像超算中心云平台这种算力提供者。”

其中，量子芯片是超导量子计算机中最核心的部分。项金根说，“这就像电脑里的CPU，主要提供计算功能。但只有CPU是不完整的，它还需要一个主板来进行控制。那么量子计算机也类似，除了量子芯片，我们也需要一个测控系统。”

因此，在对外销售上，超导量子计算机共有三款产品，一个是量子计算机整机，另外两款是量子芯片和测控系统，均可单卖。

针对超导量子计算机的研发，量旋科技建设了一条完整的实验室产线。从芯片设计、加工到测试系统研发、整机集成，全链条加工是超导量子计算机的研发特点。

经过6年的发展，量旋科技已经初具规模。项金根透露，目前量旋科技的团队规模已拓展至70人左右，其中研发成员超过40人，约占公司总人数的60%。

同大多研发型企业一样，量旋科技每年的研发投入占比较大。项金根坦言，“公司的研发投入和营收几乎一致。”

这种情况下，量旋科技如何保持“造血能力”？

项金根表示，“公司目前的营收可以满足人员和研发的支出，基本能够实现盈亏平衡。而在加强技术方面，特别是对大设备的采购，我们会根据融资的节奏来。”目前，量旋科技已经实现四轮融资，对未来的发展很有信心。

期待量子计算机的“iPhone时刻”

畅想量子计算行业的未来，项金根表示，“这可以从几个方面来考虑。一方面，一些行业中与量子力学相关的计算问题必须要由量子计算机来解决，经典计算机即使算力比现在强1亿倍也解决不了。比如医药行业，在研发药物方面，最理想的情况是降低三分之一的成本。除此之外，如果你的算力足够强，还可以开发出更好的药物，治疗更多的疾病，对人类的健康事业作出更大贡献。”

“另一方面，它还可以解决算力的短缺问题。由于传统半导体算力的制程目前已经快到极限了，这就面临着一个问题，就是单位算力需要的功耗是稳定的，如果我需要更多算力，意味着需要更高的电力能耗。有预测说人工智能需要的算力所对应的能耗，到 2030 年就会用掉全球发电量的45%，这种能源的消耗一直发展下去肯定没那么现实。”

项金根坦言，这样就需要一些新的算力，而解决这个问题的方向有两种，其一就是让电力越来越便宜，那就是去找新的能源，比如可控核聚变。其二便是去寻找持有更好技术的算力提供者。“比如量子计算，它的能耗更低，算力可以更高。”

因此，针对量子计算机的发展方向，在项金根看来，目前主要有两个方面：一个是提高算力，另外一个就是体积小型便携化，走进千家万户。“这和传统计算机的发展路线其实是类似的。”

项金根预测，十年内小型的教育型量子计算机可以普及到很多学校。未来，量子计算机的成本也会继续下降。

“有一句话这样说，人类总是高估短期的发展速度，低估长期的发展速度。”项金根说，“实际上，科技发展是指数上升的，它刚开始可能比线性的慢，但过几年会更快。所以，量子计算机的iPhone 时刻我们可以畅想，但我认为不会晚于2050 年。”