近期一家中國技術團隊開發出一款全新的光量子運算晶片，並宣稱這是全球首款可擴展的工業級量子晶片。根據 Quantum Insider 與TomsHardware 相關報導指出，該晶片開發者聲稱，該晶片在處理人工智慧工作負載時的速度比輝達 （NVIDIA ）的 GPU 快上一千倍，且正在應用於航太與金融等產業。
採用光子電子共封裝技術
這款晶片由 Chip Hub for Integrated Photonics Xplore（CHIPX）與上海光子學新創公司圖靈量子 （Turing Quantum ）所研發，採用了全新的光子與電子共封裝技術。該團隊聲稱這是首個能夠被廣泛應用的量子運算平台。這些光子晶片產製的晶圓是六吋薄膜鈮酸鋰晶片，利用單體設計的架構，在小型的六吋矽晶圓上整合了超過一千個光學元件。相較於體積龐大的傳統量子電腦，這種設計會讓晶片顯得更小巧。
建置時程大幅縮短且具擴充性
基於上述的設計優勢，搭載這些量子晶片的系統，據稱僅需兩週的時間即可完成建置，相比之下傳統量子電腦通常需要六個月的時間。其設計架構也允許這些晶片能夠像 AI GPU 一樣串聯運作，開發團隊宣稱能輕鬆進行擴充，以支援高達一百萬量子位元的運算處理能力。
這些晶片還具有高效能資料傳輸和大頻寬的特點，其架構設計具有足夠的靈活性，可以擴展到未來可能支援一百萬個量子位元（qubit）的系統，可說這是全球量子相關開發公司共同的目標。儘管具有數百萬量子位元的真正量子處理器仍需數年時間才有辦法做出來，但開發者正在使用光子晶片來製作演算法原型、模擬量子行為，並加速支援量子研究的經典計算。
CHIPX 的光量子晶片使用光子作為量子位元的資訊載體，而非傳統的物質基礎材料，這是因為光在電腦運算處理上擁有許多優勢，包含不佔用實體空間、不產生廢熱，且傳輸效率與速度皆優於電力。隨著人工智慧的發展，資料中心其實都需要不少的電，而光運算的解決方式，也開始吸引越來越多科學家與公司的投入，設法解決大量用電的問題，被視為取代傳統電路連接的潛在解決方案。
能否量產與產能規模是最大挑戰
CyberQ 觀察，儘管效能資料驚人，但這款新型量子晶片畢竟還是實驗室與初期階段，目前面臨的最大弱點，當然就是根本沒辦法量產。
由於所使用的材料相當精密，負責生產這些晶片的設施，在相關報導中提到該中心於 2025 年 6 月啟動了中國首條六吋薄膜鈮酸鋰(thin-film lithium niobate) 光子晶圓試點生產線，鈮酸鋰是一種因其能以極低損耗調製和引導光而備受重視的材料，該團隊每年的產能約為一萬兩千片晶圓，而每片晶圓約可產出三百五十顆晶片。與一般半導體晶圓廠的生產量相比，這樣的產能規模相對較低。
這些材料通常需要精確處理，奈米級的缺陷就可能影響性能，主要的挑戰就是如何使用類似於傳統半導體晶圓的生產線來量產，這有相當的難度。
目前關於這款量子晶片仍有許多未知數，除了生產問題之外，要克服光子系統對製造缺陷和熱漂移(thermal drift)很敏感，目前尚不清楚在該技術真正成為資料中心或高效能計算領域的主流之前，還需要多少額外的工程投入，才能讓這些晶片真正能量產。不過中國顯然正積極在量子運算能力上發展，試圖在全球量子運算領域站穩腳步。
CyberQ 認為，按照該團隊宣稱的數字，若其宣稱比輝達 GPU 快一千倍的說法屬實，確實量子電腦領域的一項重大技術突破，但比較類似的量子運算技術，也都是比現有 GPU 的效能快上許多，這是量子運算產業共通的優勢，但目前還沒有機構能真正量產。
雖然目前其他公司尚未推出如此小型或具備同等擴展性的量子電腦，但輝達等公司也正在研發，已持續在量子運算領域投入大量資金，比方說總部位於加州的 PsiQuantum 對外表示正在其矽光子產線中使用 12吋晶圓晶圓製造，同時，歐洲也正在投資類似技術，作為其更廣泛的量子技術計劃的一部分，這領域未來的技術發展值得持續關注。
本文題圖由 Perplexity AI 生成，配圖由 Google Gemini AI 生成
