編者按：量子芯片主要有2類，一類是電子量子芯片，另一位是光子量子芯片。電子量子芯片的代表，包括聚焦硅自旋量子比特的英特爾、聚焦超導(dǎo)量子比特的IBM和IMEC都在探索量子芯片的大規(guī)模半導(dǎo)體工藝制造。前一篇我們則介紹了光量子芯片的大規(guī)模制造的代表性企業(yè)、加拿大的Xanadu，今天我們介紹光量子芯片的領(lǐng)軍初創(chuàng)企業(yè)、美國(guó)硅谷初創(chuàng)企業(yè)PSI Quamtum。

馬克·湯普森博士是美國(guó)硅谷光量子計(jì)算初創(chuàng)企業(yè)PSI的創(chuàng)始人。PSI創(chuàng)立伊始的目標(biāo)就是創(chuàng)建百萬(wàn)量子比特規(guī)模的容錯(cuò)光量子計(jì)算機(jī)。

馬克·湯普森博士

(資料圖片)

馬克·湯普森博士是一位具有工業(yè)創(chuàng)新背景的技術(shù)專家，在集成光子學(xué)和量子技術(shù)領(lǐng)域擁有超過(guò)20年的經(jīng)驗(yàn)，曾在康寧、Bookham Technology和東芝工作，并在劍橋大學(xué)擔(dān)任研究員，之后在英國(guó)布里斯托爾大學(xué)擔(dān)任教授。2013年，他在布里斯托大學(xué)建立了世界上第一個(gè)量子工程博士培訓(xùn)中心（QECDT），并于2016年建立了第一個(gè)量子技術(shù)孵化器和創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)中心（QTEC），專門用于支持量子技術(shù)初創(chuàng)公司。

PSI團(tuán)隊(duì)有20年的光量子研究經(jīng)驗(yàn)：2003年演示了第一個(gè)光學(xué)雙量子比特門；2005年開發(fā)資源節(jié)約型線性光學(xué)量子計(jì)算；2008演示芯片上的第一個(gè)光子量子位；2013在云中制造了第一個(gè)光子量子處理器；2014演示第一個(gè)用于化學(xué)應(yīng)用的變分量子特征求解器 （VQE）；2015發(fā)布了第一個(gè)用于光學(xué)質(zhì)量控制的實(shí)用架構(gòu)。

2015年，PSI Quantum從布里斯托大學(xué)孵化出來(lái)，并將總部設(shè)在加州硅谷。2021年，PSI Quantum先后發(fā)布新的量子計(jì)算構(gòu)架，并且宣布世界上第一個(gè)光量子計(jì)算的制造里程碑--與美國(guó)格芯合作利用格芯先進(jìn)的半導(dǎo)體工具制造光量子芯片。

2021年，PSI Quamtum獲得包括貝萊德集團(tuán)、微軟投資等在內(nèi)的頂尖投資機(jī)構(gòu)的4.5億美元的D輪融資。

PSI quantum的技術(shù)獨(dú)特之處在于通過(guò)利用已建立的CMOS制造和硅光子學(xué)，提供了一條克服規(guī)模制造性、低溫可控性、電子和量子互連可擴(kuò)展性的量子計(jì)算途徑。

過(guò)去10年，光量子的半導(dǎo)體集成能力獲得大幅度提升，光量子元件的集成數(shù)量幾乎以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

2018年，馬克·湯普森博士團(tuán)隊(duì)發(fā)表最大規(guī)模的光量子芯片，其中集成了671個(gè)光學(xué)組件。

2021年，EUV光刻專家Erik Hosler加盟PSI Quamtum，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)光量子光刻工藝探索。該部門主要負(fù)責(zé)研究潛在的材料、工藝和架構(gòu)，以優(yōu)化其硅光子量子計(jì)算機(jī)的組件性能。Hosler的職責(zé)是確保團(tuán)隊(duì)擁有可用的資源來(lái)探索最佳流程，同時(shí)將重點(diǎn)放在構(gòu)建世界上第一臺(tái)有用的量子計(jì)算機(jī)的目標(biāo)上。

由于光量子半導(dǎo)體工藝包括的內(nèi)容很多，我們簡(jiǎn)單看一下Erik公開的一些簡(jiǎn)單的資料：

1，這是光波導(dǎo)工藝的優(yōu)化，SPI Quamtum主要聚焦SiN波導(dǎo)，其性能也以指數(shù)級(jí)模式增加。

2，這是用于單光子檢測(cè)的超導(dǎo)線工藝優(yōu)化。

通過(guò)光刻工藝的提升，超導(dǎo)線的線寬粗糙度大幅度降低，探測(cè)效率從35%提升到99%。

3，這是在ASML光刻機(jī)平臺(tái)檢測(cè)的光量子chip的晶圓全場(chǎng)掃描，我們可以看到光刻圖形的高度均一性。講到這，大家還認(rèn)為光量子芯片不需要光刻機(jī)嗎？

目前很多學(xué)術(shù)研究專注于“量子霸權(quán)”和含噪中尺度量子（NISQ）等量子計(jì)算的中間里程碑，旨在構(gòu)建小型嘈雜系統(tǒng)，并希望發(fā)現(xiàn)它們有用。而PSI Quantum選擇專注于最終目標(biāo)--制造一臺(tái)大規(guī)模的、糾錯(cuò)的、通用的量子計(jì)算機(jī)，這使得PSI Quamtum成為一家與眾不同的公司。

值得一提的是，馬克·湯普森博士的團(tuán)隊(duì)有多位杰出的華人學(xué)生，他們有的已經(jīng)回到國(guó)內(nèi)從事研究，所以大家很有機(jī)會(huì)閱讀到他們的最新論文。

看到這里，你還會(huì)認(rèn)為某一篇你看到的學(xué)術(shù)論文又彎道超車了嗎？

參考資料

https://ieeexplore.ieee.org/author/37266771600

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0532-1

https://psiquantum.com/

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