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在晶圆厂里造量子盘算机的工程豪赌

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2026年6月17日，，，，，量子盘算公司PsiQuantum位于澳大利亚摩顿湾的工厂正式破土动工，，，，，这家公司妄想在这里制作全球第一台公用事业级、容错的光子量子盘算机。。。。。。他们尚有一个更大胆的目的：在2027年底前，，，，，实现全球首台百万量子比特级量子盘算机的商业化上线。。。。。。这台量子盘算机的焦点芯片是硅光芯片，，，，，无需在实验室里手动打磨，，，，，可在晶圆厂里批量印刷，，，，，和手机里用于数据传输的光？？？？橛玫氖峭骋惶妆曜及氲继骞ひ铡⑼骋惶醮笈苛魉。。。。。。PsiQuantum正在把量子盘算机从实验室里搬出来，，，，，将之酿成一种可由半导体工厂批量制造的工业品。。。。。。

2025年2月26日，，，，，PsiQuantum正式宣布了名为Omega的光子芯片组，，，，，它是一整套包括单光子源、光路干预网络、单光子探测器和高速光开关的完整平台，，，，，这一切所有集成在300毫米晶圆上，，，，，由格罗方德（Global Foundries）的标准45纳米半导体产线制造。。。。。。就在统一天，，，，，PsiQuantum在《Nature》上揭晓了题为《光子量子盘算的可制造平台》的论文，，，，，首次向天下展示这套手艺的全貌，，，，，焦点结论只有一句话：所有组件都能以极高的产量在标准半导体生产线上制造。。。。。。Omega芯片组已经准备停当，，，，，可进入大规模生产，，，，，格罗方德正在纽约工厂生产数以百万计的Omega量子芯片。。。。。。从2026年6月17日这天起，，，，，澳大利亚摩顿湾的工地上最先搭建一个工业级的量子盘算组装厂，，，，，即将在工厂里把Omega芯片装进低温机柜，，，，，用光纤连起来。。。。。。

光子蹊径

现在主流的量子盘算机蹊径，，，，，无论是超导蹊径照旧离子阱，，，，，都面临一个物理死结：要做出逻辑门（量子门），，，，，两个量子比特之间必需爆发纠缠，，，，，而纠缠的条件是可控的相互作用。。。。。。但问题在于，，，，，任何能与比特爆发作用的工具，，，，，包括情形，，，，，都会带来噪声。。。。。。相互作用越强，，，，，情形噪声就越容易导致量子态坍缩。。。。。。超导蹊径的相互作用靠电磁耦合，，，，，离子阱靠库仑力，，，，，它们都必需在‘做强门’和‘阻遏噪声’之间走钢丝，，，，，比特越多，，，，，钢丝越细。。。。。。

与Google和IBM差别，，，，，PsiQuantum选择了一条完全相反的路径。。。。。。它的量子比特不是超导电路，，，，，也不是禁闭离子，，，，，而是光子。。。。。。光子的利益是险些不与情形爆发任何作用，，，，，在光纤里可以跑上几十公里而不丧失约息，，，，，噪声极低，，，，，适于量子通讯。。。。。。但也带来了一个致命问题：光子之间险些没有相互作用。。。。。。没有相互作用，，，，，就没法做逻辑门，，，，，也就没法盘算。。。。。。光子蹊径没有强行让光子相互作用，，，，，而是通过全心设计干预和丈量来间接制造纠缠。。。。。。

第一步是制造光子。。。。。。在硅光芯片上，，，，，有一种叫做微环谐振腔的结构，，，，，是一个圆环形的波导。。。。。。一束强激光打进这个微环，，，，，会爆发一种叫自觉四波混频的非线性光学效应。。。。。。两个注入其中的激光光子消逝，，，，，同时爆发一对相互关联的新光子，，，，，一个叫信号光子，，，，，一个叫预告光子。。。。。？？？？吹皆じ婀庾，，，，，就知道信号光子同时保存。。。。。。这个历程是概率性的。。。。。。每次打一束激光脉冲进去，，，，，只有百分之几的概率能乐成爆发一对光子。。。。。。失败了，，，，，下一轮就继续，，，，，芯片每秒可以举行数亿次这样的实验。。。。。。当芯片上的超导单光子探测器捕获到预告光子时，，，，，系统就知道信号光子已经在路上了，，，，，准备吸收。。。。。。

第二步是干预。。。。。。假设两个自力的光子源各自乐成爆发了一个信号光子，，，，，此时两个光子完全自力，，，，，没有任何关联。。。。。。让这两个光子在一个分束器上相遇。。。。。。分束器是一面半镀银镜，，，，，光子打上去，，，，，有50%概率穿透它，，，，，50%概率被反射。。。。。。当两个完全相同（同波长、同相位、同偏振）的光子同时抵达分束器的两个入口时，，，，，会泛起和经典物理完全差别的情形。。。。。。在量子力学中，，，，，相加的不是概率，，，，，而是概率幅。。。。。。经由严酷盘算，，，，，。。。。。。“一个光子从左边的出口出去，，，，，另一个从右边的出口出去”的两个概率幅相互抵消为0，，，，，而“两个光子一起从左边的出口出去”和“两个光子一起从右边的出口出去”的概率幅保存下来，，，，，各占50%。。。。。。这就是洪-欧-曼德尔效应。。。。。。两个相同的光子不会各走各路，，，，，永远“抱团”从统一个出口出去。。。。。。

第三步就是“后选择丈量”。。。。。。到此为止，，，，，两个光子只是“抱团”了。。。。。。若是它们一起从左边出去，，，，，或者一起从右边出去，，，，，这只说明它们的位置有关联，，，，，它们之间确实爆发了空间纠缠，，，，，但还缺乏以用来做盘算。。。。。。 PsiQuantum不让两个光子同时抵达分束器，，，，，而是稍微错开一点点时间或相位，，，，，破损完善的洪-欧-曼德尔干预。。。。。。这样以来，，，，，除了“两个一起左”和“两个一起右”，，，，，还会泛起少量的“一个从左出、一个从右出”的情形。。。。。。然后探测器仅仅盯住一种效果：一个从左出、一个从右出，，，，，其他效果一切扫除。。。。。。

恰恰是这种不完善的效果，，，，，才是真正的盘算资源。。。。。。为什么？？？？由于，，，，，在干预之前，，，，，光子A和光子B各自携带原来的状态，，，，，可能是逻辑0，，，，，也可能是逻辑1。。。。。。这两个状态是自力的，，，，，差别的逻辑对应差别的入口。。。。。。在干预历程中，，，，，所有“两个光子逻辑差别”的入口组合被量子干预删除了。。。。。。当探测器看到“一个从左出、一个从右出”的那一刻，，，，，出口位置的波函数坍缩，，，，，逻辑态没有坍塌，，，，，剩下的可能性只有两种：两个光子原本都是逻辑0，，，，，或者两个光子原本都是逻辑1。。。。。。也就是说，，，，，无论它们之前是什么状态，，，，，现在被强制酿成了一个“两个逻辑0”或“两个逻辑1”的叠加态，，，，，也就是贝尔态，，，，，两个量子比特的最大纠缠态。。。。。。丈量其中一个，，，，，连忙知道另一个的状态，，，，，无论它们相隔多远。。。。。。这个操作在PsiQuantum的术语中叫做“融合”。。。。。。每乐成一次，，，，，就即是把两个自力的量子比特“粘”成了一个纠缠对。。。。。。

整个历程的线路图

第四步是重复。。。。。。一次融合只能爆发两个光子之间的纠缠。。。。。。要构建一台有用的量子盘算机，，，，，需要的是几百万个光子之间的重大纠缠网络。。。。。。以是这个历程必需一直重复：爆发光子、干预、后选择丈量、融合乐成。。。。。。每次乐成的融合就像搭了一块乐高积木。。。。。。PsiQuantum的整个盘算架构就是用几百万次这样的操作，，，，，把无数个小纠缠对拼成一张重大的三维纠缠图。。。。。。最后，，，，，盘算不是通过“做逻辑门”完成的，，，，，而是通过在这张图上举行单光子丈量来完成的，，，，，每一次丈量都在整个网络上撒播信息，，，，，最终效果从统计中涌现出来。。。。。。

这套方案的要害洞见在于，，，，，它不追求单次操作简直定性，，，，，而是以超大规模的并行来同概率相对冲。。。。。。若是一次融合的乐成率是99%，，，，，做100次照旧99%。。。。。。但做100万次，，，，，哪怕只有1%乐成，，，，，也是1万个乐成的纠缠对，，，，，足够支持纠错算法把过失剔除出去。。。。。。以是PsiQuantum非要依赖半导体工厂，，，，，他们需要的不但是几个完善的光子源，，，，，而是几百万个足够好的光子源，，，，，在统一块晶圆上被批量制造出来。。。。。。若是说别人在打磨一把精度极高的手枪，，，，，PsiQuantum却在造一挺每分钟发射几万发的机枪，，，，，靠密度和数目压倒随机性。。。。。。

硅光芯片：把实验室搬到晶圆厂

在PsiQuantum之前，，，，，所有光子量子盘算实验都在光学平台上举行：激光器、透镜、分束器、探测器所有手调，，，，，一次实验只能处理几个光子。。。。。。

PsiQuantum做的事情是把这一整套系统搬进了300毫米晶圆厂。。。。。。他们在标准硅光工艺基础上加入了两种要害质料：一种是氮化铌，，，，，用来在芯片上直接制造超导纳米线单光子探测器，，，，，需要在零下271摄氏度下事情。。。。。。另一种是钛酸钡，，，，，一种电光系数极高的质料，，，，，用来制造GHz级超高速光开关，，，，，解决光子爆发的随机性问题。。。。。。

PsiQuantum在《Nature》杂志上揭晓的论文宣布了这套平台的焦点性能数据。。。。。。所有测试都在工业代工厂生产的芯片上完成。。。。。。其中，，，，，单量子比特态制备与丈量保真度抵达99.98%。。。。。。双光子量子干预可见度抵达99.50%。。。。。。这是两个来自自力光源的光子在分束器上爆发干预时，，，，，行为一致性的量度，，，，，是所有平台中的最高值。。。。。。两比特融合保真度抵达99.22%，，，，，这是“拼乐高”操作的乐成率。。。。。。误差已压到1%以下，，，，，进入了容错量子盘算的理论门槛。。。。。。芯片间互联保真度抵达99.72%，，，，，这是通过42米标准光纤把光子从一块芯片传到另一块芯片的信息保真度。。。。。。这个数字意味着系统可以？？？？榛┱，，，，，而不是被限制在单芯片上。。。。。。

不过，，，，，所有这些漂亮的数据都是“条件概率”，，，，，只在光子被乐成探测的情形下建设。。。。。。现实系统中还保存光子消耗、耦合消耗等问题，，，，，一半光功率会损失在接口上。。。。。。现在，，，，，PsiQuantum面临的瓶颈之一就是光学消耗，，，，，光子在上百万个器件里穿行时累积的消耗是否还能坚持在容错阈值以下，，，，，仍然是一大问题。。。。。。

PsiQuantum走了一条与所有主流量子盘算公司都差别的路。。。。。。PsiQuantum首席战略官Peter Shadbolt曾果真体现，，，，，量子盘算现在面临的最大问题已经不是“大学实验室里的科学问题”，，，，，而是制造的问题。。。。。。量子比特的过失率在千分之几的量级，，，，，和古板晶体管的过失率差得太远。。。。。。要解决这个问题，，，，，需要百万级的量子比特和一台修建巨细的盘算机。。。。。。而PsiQuantum的战略是：跳过100量子比特的小系统，，，，，直接把所有资源投入架构、制造工艺、封装和组装，，，，，使用成熟的工业能力，，，，，赌一条能直通终点的路。。。。。。这条路还没走完，，，，，美国政府就已下注。。。。。。2026年5月21日，，，，，美国商务部宣布凭证《芯片与科学法案》向九家量子盘算公司提供总计20亿美元的资金支持。。。。。。PsiQuantum获得1亿美元。。。。。。

若是PsiQuantum能取得乐成，，，，，它将创立历史：第一台由半导体工厂批量造出来的容错量子盘算机。。。。。。光子蹊径的潜力在于，，，，，芯片可以用光刻机直接印，，，，，用光纤连起来，，，，，？？？？榛┱沟桨偻蚣。。。。。。这是一条风险极大，，，，，可一旦突破，，，，，就能直接从工业规模上碾压所有敌手的路径。。。。。。

然而，，，，，到现在为止，，，，，PsiQuantum还没有果真演示过怎样在光子上运行纠错码，，，，，尚未通过实验证实自己的量子纠错能力。。。。。。而没有纠错，，，，，百万级量子比特只会输出噪音，，，，，摩顿湾刚刚动工的PsiQuantum工厂也就成了一场价钱高昂的试错。。。。。。早在2024年12月，，，，，Google已经证实晰超导蹊径可以纠错：增添物理量子比特数目，，，，，逻辑过失率反而下降。。。。。。PsiQuantum要证实的是另一件事：纠错可以在光子上实现，，，，，并且可以由半导体工厂批量完成。。。。。。前者是物理的验证，，，，，后者是工程的豪赌。。。。。。

参考文献

https://www.psiquantum.com/technology

https://interestingengineering.com/science/psiquantum-breaks-ground-australia-utility-scale-quantum-computer

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7

泉源|心智视察所

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