假設(shè)你現(xiàn)在正準(zhǔn)備去相親，走進(jìn)了一家坐滿人的咖啡廳。你拿著 Ta 的照片，一個(gè)個(gè)地審視著每一個(gè)人，看誰對(duì)得上號(hào)，結(jié)果找了半個(gè)小時(shí)也沒找到和照片相似的那個(gè)人。這時(shí)候，相親對(duì)象給你打來了電話，告訴你 Ta 正坐在靠窗的角落里，你的目光順著 ta 的指引，一下子就找到了 Ta。

驗(yàn)證一個(gè)問題的答案是否正確，通常比解出這個(gè)問題要簡(jiǎn)單些。如果把傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程比作 “對(duì)著照片找人”，那么擁有量子并行計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)則能讓問題的答案 “驀然回首，那人竟在燈火闌珊處”。

如今，隨著各個(gè)行業(yè)數(shù)據(jù)信息體量不斷增加，提高算力的同時(shí)又降低能耗是亟待解決的關(guān)鍵問題。量子計(jì)算正在首次嘗試跳出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的世界，為這些問題的解決提供了顛覆性思路。

▲圖：芯片與硬幣對(duì)比

在國內(nèi)，量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)初具雛形。其中，上海圖靈智算量子科技有限公司作為我國第一家瞄準(zhǔn)光量子計(jì)算路徑的初創(chuàng)公司，僅成立一周年，就已初步實(shí)現(xiàn)了在人工智能、生物醫(yī)藥、金融科技等多領(lǐng)域的應(yīng)用落地。

“雖然通用量子計(jì)算機(jī)還在路上，但是在這個(gè)過程中我們已經(jīng)取得了一些階段性的成果?！?圖靈量子創(chuàng)始人金賢敏補(bǔ)充說，如今，圖靈量子商業(yè)合作版圖中再上新臺(tái)階，隨著與亞馬遜云科技 “牽手成功”，將有望通過其服務(wù)，更高效地解決特定領(lǐng)域的問題。
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01

癡迷量子產(chǎn)業(yè)十年

一朝厚積薄發(fā)

金賢敏從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士畢業(yè)后，曾赴英國牛津大學(xué)繼續(xù)科研工作，他發(fā)現(xiàn)歐美早已看好量子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景?！?014 年左右就開始產(chǎn)業(yè)化萌芽了”，?他表示，“盡管，在很多人的眼中，量子計(jì)算還是長(zhǎng)達(dá)十年二十年之久的夢(mèng)想?！?/p>

據(jù)悉，早在 2014 年 12 月，英國就投資了 1.2 億英鎊開展量子技術(shù)中心網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目研究。該網(wǎng)絡(luò)由 4 個(gè) “量子技術(shù)樞紐” 組成，分別由伯明翰大學(xué)、格拉斯哥大學(xué)、牛津大學(xué)和約克大學(xué)領(lǐng)銜。

金賢敏在牛津工作的時(shí)候，有風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)意向投資其在量子領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)方向?！暗疫€是決定回國創(chuàng)業(yè)，為國家做出貢獻(xiàn)?！?金賢敏說，“我對(duì)量子產(chǎn)業(yè)的癡迷從 2010 年就開始了，這是我的夢(mèng)想?！?/p>

▲圖靈量子團(tuán)隊(duì)

看準(zhǔn)了這個(gè)方向，金賢敏于 2014 年辭去牛津大學(xué)的職位，全職來到上海交通大學(xué)工作至今，“在量子領(lǐng)域，不管是從科研成果還是從產(chǎn)業(yè)環(huán)境來看，國內(nèi)都已經(jīng)到了彎道超車的階段。”

回國后，金賢敏帶領(lǐng)五十多人的青年科研團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)期聚焦光子芯片，將量子信息和光子信息芯片化與集成化。在金賢敏多年長(zhǎng)期的思考和上海交通大學(xué)提供的 “天花板級(jí)的配置” 下，團(tuán)隊(duì)很快就取得了階段性的成功。2018 年，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)制備出世界最大規(guī)模的三維集成光子芯片，這是中國首個(gè)光量子計(jì)算芯片。

“作為科學(xué)家，決定創(chuàng)業(yè)其實(shí)是一件 ‘不務(wù)正業(yè)’ 的事，所以我們一邊從客戶的角度去考慮怎么解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，一邊也不敢在學(xué)術(shù)上掉以輕心?！?金賢敏稱，原本給團(tuán)隊(duì)定的目標(biāo)是一年出一個(gè)尖端科研成果，但是隨著對(duì)產(chǎn)業(yè)的深入理解，反而加速推動(dòng)了科研進(jìn)展的節(jié)奏。“現(xiàn)在我們每年都能出很多個(gè)頂尖科研成果，論文發(fā)表的數(shù)量也遠(yuǎn)超預(yù)期。”

2020 年，金賢敏團(tuán)隊(duì)又研制出一種基于非馮諾依曼計(jì)算架構(gòu)下的結(jié)合集成芯片、光子概念的光子計(jì)算機(jī)。團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，不依賴脆弱的量子特性，而是更多借助光子本身的優(yōu)勢(shì)，展示出光子計(jì)算機(jī)在求解特定計(jì)算問題上超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的 “光子優(yōu)勢(shì)”。

萬事俱備，只待應(yīng)用。2021 年開年，圖靈量子誕生了。

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02

圖靈量子 “初試水”

正如開頭所述，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用 0 或者 1 的比特來處理或存儲(chǔ)信息有所不同，量子計(jì)算以量子比特作為信息編碼和存儲(chǔ)的基本單元。一個(gè)量子比特可以同時(shí)處于 0 和 1 兩種狀態(tài)的疊加，即可以同時(shí)表示 0 和 1 兩種信息。這就讓量子計(jì)算具備了極大超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的潛力。

因此，量子計(jì)算最適合的應(yīng)用場(chǎng)景，就是從許多其他可能的解決方案中找到 “最佳” 解決方案。

醫(yī)藥領(lǐng)域正是如此。

比如，憑借其極高的并行計(jì)算處理能力，量子計(jì)算機(jī)將能夠通過量子模擬同時(shí)研究多個(gè)分子、蛋白質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)，從而使科學(xué)家們能比現(xiàn)在更快、更高效地開發(fā)新藥。

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▲圖：實(shí)驗(yàn)中的金賢敏

圖靈量子也率先看到了醫(yī)藥領(lǐng)域的前景。將量子計(jì)算和人工智能技術(shù)相結(jié)合，圖靈量子于 2022 年 3 月推出了一系列量子 AI 應(yīng)用模塊，其中包括基因組學(xué) QuOmics、藥物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) QuChem、藥物虛擬篩選 QuDocking、化學(xué)分子逆合成 QuSynthesis 等四大模塊，分別實(shí)現(xiàn)了基因序列預(yù)測(cè)、藥物分子生成、互作結(jié)合能預(yù)測(cè)、分子逆合成等功能。

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“這就意味著，利用量子計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)算力，我們可以準(zhǔn)確評(píng)估分子、蛋白質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)之間的相互作用，檢查藥物是否會(huì)改善或治愈某些疾病?！?金賢敏說，目前圖靈量子已經(jīng)和上海一家三級(jí)甲等醫(yī)院開展合作，雙方試圖利用醫(yī)院積累的大量腦電波數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)神經(jīng)性疾病發(fā)生前異常的腦電波數(shù)據(jù)，從而對(duì)疾病的發(fā)生做出預(yù)警。

隨著在產(chǎn)業(yè)落地方面不斷取得進(jìn)展，2021 年，圖靈量子作為唯一一家量子計(jì)算領(lǐng)域創(chuàng)新企業(yè)入圍創(chuàng)業(yè)邦 100 未來獨(dú)角獸。此后，又以唯一一個(gè) 2021 年成立的、最年輕的 “極具創(chuàng)新力” 量子科技類企業(yè)，入選投資家網(wǎng) TOP100 價(jià)值企業(yè)。

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03

商業(yè)合作再上臺(tái)階

牽手亞馬遜云科技

未來，在通往量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化落地的道路上，圖靈量子并不是 “一個(gè)人”，它不僅受到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和扶持，還得到了眾多投資機(jī)構(gòu)以及上下游客戶的認(rèn)可和大力支持。

時(shí)至今日，圖靈量子分別與多家大型金融機(jī)構(gòu)、生物醫(yī)藥、醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)科研機(jī)構(gòu)簽署合作協(xié)議。公司成立后僅一年，快速完成三輪大額融資，累計(jì)融資額超過 5 億元，其中，天使輪及 PreA 輪分別實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)量子信息賽道最大融資額。

在 2021 年 7 月，圖靈量子憑借領(lǐng)先的光量子技術(shù)和出色的投資/團(tuán)隊(duì)背景加入亞馬遜云科技云創(chuàng)計(jì)劃，與亞馬遜云科技展開合作，利用 Amazon Braket 服務(wù)進(jìn)行了量子軟件開發(fā)上的有益嘗試，旨在加快其量子計(jì)算的科學(xué)研究和軟件開發(fā)速度，并在探索和設(shè)計(jì)更多的量子算法方面提升效率。例如，由亞馬遜云科技提供的 Amazon SageMaker 服務(wù)結(jié)合 Braket 就有助于圖靈量子進(jìn)行基于量子的 AI 算法的訓(xùn)練。

據(jù)了解，Amazon Braket 是一項(xiàng)完全托管式量子計(jì)算服務(wù)，為有量子計(jì)算需求的初創(chuàng)公司提供了跨平臺(tái)的開發(fā)人員工具。隨著合作的深入，云創(chuàng)計(jì)劃不僅提供了專業(yè)的團(tuán)隊(duì)一對(duì)一支持圖靈量子，對(duì)接了西雅圖的量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)，同時(shí)，也積極促成它加入了亞馬遜云科技合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，并通過雙方軟件上的合作拓展更多行業(yè)的商機(jī)。

接下來，圖靈量子將繼續(xù)使用 Amazon Braket 在亞馬遜云科技的量子計(jì)算機(jī)模擬器上運(yùn)行和測(cè)試自己的算法，并對(duì)其進(jìn)行故障排除、模擬和量子硬件作業(yè)等。

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04

寄望圖靈量子求解器

帶來更多殺手級(jí)的量子應(yīng)用程序

“在云資源的使用、適配體驗(yàn)以及與平臺(tái)開放的全球先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行切磋等方面，亞馬遜云科技均給予較大支持?！?金賢敏補(bǔ)充表示，量子和經(jīng)典計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)合使用，還可以幫助克服當(dāng)前量子技術(shù)的相對(duì)局限性。

“圖靈量子在專業(yè)、務(wù)實(shí)、開放等企業(yè)文化方面與亞馬遜云科技十分契合，同時(shí)，亞馬遜領(lǐng)先的技術(shù)能力眾所周知，這些因素共同促成了我們和亞馬遜云科技合作?！?金賢敏說，雖然亞馬遜如今已經(jīng)是全球最大的云服務(wù)廠商之一，但是貝佐斯和所有早期創(chuàng)業(yè)者一樣，曾有著一個(gè)人抱著一臺(tái)電腦在車庫里開發(fā)產(chǎn)品原型的經(jīng)歷。

“他們很了解從 0 到 1 的創(chuàng)業(yè)過程，所以推出了云創(chuàng)計(jì)劃，這對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)來說可以起到非常重要的加持作用?！?/p>

如今，圖靈量子在量子光源系統(tǒng)、光量子計(jì)算芯片系統(tǒng)、量子測(cè)控層操作系統(tǒng)三大核心系統(tǒng)突破性的創(chuàng)新，標(biāo)志著我國光量子計(jì)算技術(shù)走在了國際第一方陣前列。

基于底層技術(shù)的相通性，在光量子技術(shù)路線上，圖靈量子正在進(jìn)行全棧式布局，未來將實(shí)現(xiàn)基于光子的軟硬件一體化的全棧式解決方案的能力閉環(huán)。“圖靈量子有計(jì)劃把其求解器放在亞馬遜云科技的 Marketplace 上，也期待，基于圖靈量子的求解器，未來會(huì)有更多殺手級(jí)的量子應(yīng)用程序面世?！?金賢敏說。

據(jù)悉，圖靈量子是亞馬遜云科技在國內(nèi)首個(gè)同時(shí)在硬件和軟件展開合作的量子科技公司。

“我們雖然還是初創(chuàng)公司，但是我們將像亞馬遜云科技一樣，追求最高的標(biāo)準(zhǔn)。” 金賢敏表示，即使這些標(biāo)準(zhǔn)在很多人看來高得不可理喻。“但正是在這樣的標(biāo)準(zhǔn)下，未來才能逐漸成為現(xiàn)實(shí)。”

出品｜零態(tài) LT

題圖｜金賢敏在交大實(shí)驗(yàn)室