“赢得诺贝尔奖”的量子计算，如何走出实验室改变世界？

作为一种利用量子力学规律来调控量子信息单元进行计算的新型技术，量子计算以前仅仅只是实验室的产物，但如今却被当作新一轮科技革命的基础科技，成为了兵家必争之地。

2014年，谷歌、微软、亚马逊和 IBM 等国际巨头纷纷布局量子技术，IBM在2019年发布了全球首台商用量子计算机，从那以后，国内也涌现了很多量子计算公司。

量旋科技作为致力于量子计算产业化的中国企业之一，目前已开发出了桌面型核磁共振量子计算机、超导芯片量子计算机和量子计算云平台及应用软件。其中量旋科技在面向教育场景的桌面型核磁共振量子计算机上，共推出了3款产品，在海内外共计拥有50多家客户，销售收入每年增长率超过100%；同时发布了超导芯片量子计算原型机，推出了量子计算云平台。

量旋科技配套桌面型量子计算机的量子计算教室

“目前中国的量子计算技术与国外相比还有3年左右的差距，在工程细节方面还需要继续追赶。因为我们工程化的量子比特数量比美国要少，还需要踩很多的坑才能一步步往上增加。”量旋科技的创始人项金根表示。

今年9月21日，量旋科技宣布完成总额近亿元的Pre-B轮融资。本轮融资由金景衡巽基金、深投控东海旗下的深圳湾天使三期基金领投，和顺盈投资及老股东高新投跟投。

量子计算机的原理和优势

如果将经典计算机比作汽车，那么量子计算机就是飞机——虽然这两种交通工具都可以为人类提供运力，但飞机的运力比汽车大，在长途运输中也更占优势。项金根表示，量子计算机和经典计算机在原理上也有很大差异，“正是这种差异带来了技术上的变革。”

经典计算机的基础运算单元是二进制的晶体管，只包括0和1两种状态，而量子计算机最基础的运算单元是处于叠加态的量子比特，可处在0到1之间的状态。这使得量子计算机拥有并行计算的能力，可通过增加量子比特数量来提高算力。比如想要提高一倍的算力，经典计算机需要增加一部计算机，而量子计算机则只需要增加一个量子比特就可以实现。

因为量子计算中存在量子叠加、量子纠缠等现象，所以对技术中对量子比特的测控精度要求极高，随着近年来相关制造技术工艺的大幅提高，才使得制造真正有商业价值的量子计算机成为可能。同时，量子计算机的供应链还不完善，由于缺少外部的合作伙伴，很多量子计算公司从芯片设计、芯片加工到整机集成都是自行完成的。

量旋科技也建立了自己的实验室产线，并开始研发和制造量子计算的软硬件产品，目前已拥有三大产品线。

一是面向需要超级算力的工业级客户，提供更高算力的大型超导芯片量子计算机。量旋科技目前已经发布了超导芯片量子计算原型机，这款量子计算机占地约15平米左右，工作在10mK的低温环境下。项金根表示，这条技术路径的目标与IBM等巨头一致，都是往数百个量子比特的宏伟目标前进。

二是面向教育场景提供的小型量子计算机。量旋科技研发出了全球首款桌面型核磁共振量子计算机“双子座”，之后又推出了“三角座”和“双子座mini”，这三款产品可用于量子计算的教学和演示，便于学生学习量子编程算法，具有成本低、稳定性高、免维护等优势。

三是开发了通用量子云平台“金牛座”，该平台的属性类似“阿里云”，可以为各行各业的用户提供量子计算的算力，其中包括量子计算的编程框架、算法的API、应用软件的接口等服务。同时量旋科技还在与下游客户如金融科技、人工智能、生物医药等企业，共同开发特定场景的量子计算应用软件。

创业初期面临的挑战

在创立量旋科技之前，项金根曾经有过两段不同的人生经历。

项金根一开始走的是学术科研之路，曾在清华就读天体物理学博士，后来又去到哈佛从事博士后和研究员工作，直到2013年他从学术界跨越到工业界，先从SAP担任软件工程师，后来到一家量子点光谱仪的创业公司担任算法和软件功能的负责人，从此便走上了产业化的道路。

相比于多年来从事的科研工作，项金根表示自己对产品更感兴趣，“因为研发出一款产品，很快就能产生使用价值，也能及时听见用户的反馈。而科研成果则需要很长时间才能看见使用的前景，更多还是为了满足人类的好奇心和探索科学的欲望。”

项金根和量子计算结缘，很大程度上是因为自己的妻子，也就是量旋科技的首席科学家曾蓓教授。曾蓓从学生时代就一直从事量子计算的科研工作，与项金根相识了二十多年。2016年IBM发布了量子计算云平台，项金根和曾蓓都认为量子计算的产业化已逐步成熟，这将是一个创业的好机会。

于是项金根和曾蓓找到加拿大滑铁卢大学的校友和教授，组建了一支5个人的创业团队，在2018年创立了量旋科技。“我们早期的战略就是研发一些尽快落地的产品，用少量资金来快速启动公司。”由于量旋科技的团队在量子计算领域有很高的知名度，项金根表示，公司还没成立就获得了1000万元的投资。

虽然量子计算中最热门的是超导芯片路线，但量旋科技选择从较为简单的核磁共振路线来打造第一款产品，也就是小型桌面量子计算机“双子座”。项金根表示，研发这款原型机总共花费了400万元，不到天使轮融资的一半。

凭借着销售小型桌面量子计算机，量旋科技从成立的第二年起就已经实现了营收。但在创业初期，量旋科技也面临着很多挑战，其中一大挑战就是将量子计算机从实验室的科研设备改造为工业化的产品，这需要团队在很多工程细节上进行打磨。

比如在降噪工艺上，由于量子计算机对信号控制的精度要求极高，因此需要对外界环境的噪声进行屏蔽，而外界噪声的来源又有很多，比如电磁辐射、地磁场、震动等。团队就需要针对不同的噪声设计屏蔽罩，经过多次试错才能确定屏蔽罩的样式和种类。

“其实量子计算机芯片的制造路径是很明确的，关键是我们如何才能摸索出最优的技术参数。因为只有最优的技术参数才能让芯片的加工工艺变得稳定。只有工艺稳定，芯片的良品率提高，量子比特的数量才能稳定地增长。”项金根表示。

此外量旋科技还需要面对的挑战就是人才的稀缺，2019年美国曾统计了全球研究量子计算的一线人才，总数量不超过1000人。因此量旋科技吸纳了很多来自不同背景的人才，比如人工智能专家郭毅可博士等，目前团队已经拓展到了70多人。

未来对产业的赋能

经过四年的发展，量旋科技目前已经探索出了自己的商业化路线。其中，主要的营收来源是小型桌面量子计算机的销售，其次是超导量子计算机和量子云平台服务。

量旋科技的小型桌面量子计算机定价在4万到30万之间，针对的核心群体是科研用户比如大学、高中、科研馆等，目前已有超过50家客户分布在全球各地，其中海外客户占据60%左右。项金根表示，在国内量旋科技会和做仪器整体解决方案的经销商合作，通过他们来触达各大高校。

量旋科技的超导量子计算机目前还未达到工业化销售的水准，因此仅在做探索性的预售，项金根表示未来单台的定价将会在2000万元左右。

相比于定价高、门槛高的超导量子计算机，量子计算云平台的用途则更为广泛，可以通过线上接口来赋能各行各业，未来会通过使用时长来收费。

项金根举例说，如果将量子计算用在生物制药上，可以模拟出药物分子的性质和作用的效果，提高药物研发的成功率；还可以用在金融科技领域，比如量旋科技与华夏银行合作的项目中，量子计算机建立了一个评估模型，来为银行筛选出效能低下的ATM机。

今年量旋科技的目标是明年超导量子计算机的正式对外售卖，量子计算软件开发框架SpinQKit也将要发布。项金根表示，“未来几年在量子计算的应用中，我们将会找到一个擅长的领域深扎进去，并在这个领域里站稳脚跟。”

项金根认为整个人类文明的发展就是两条主线，一条是不断地提高能源的利用能力，另外一条就是不断地加快信息的处理能力，而量子计算则很有可能是一次改变世界的技术变革，“正因为我想参与到这次变革中，才选择了这个领域创业。”

采访的最后，项金根想起了冯诺依曼申请造第二台计算机时的话——“长官，我也不知道这台计算机有什么用，因为这个东西是全新的，但是我知道它一定能解决我们想不到的很多问题。”

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图片来源：量旋科技

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