9月15日，英国量子计算公司Quantum Motion宣布，已成功交付业界首台采用标准硅CMOS『芯片』制造工艺制造的全栈量子计算机。该系统现已部署在英国国家量子计算中心（NQCC），标志着量子计算首次与传统『半导体』产业的大规模制造能力直接对接。
这是一台仅占用三个19英寸『服务器』机架、基于标准300毫米硅CMOS工艺的全栈量子计算机，它的冷却系统没有传统量子计算机标志性的巨型稀释冰箱，控制电路没有复杂的激光阵列，甚至连核心计算单元的制造工艺，都与你手机里的『芯片』如出一辙。它的交付及部署，标志着量子计算正式踏入“硅时代”。
这场看似简单的设备交付，实则可以算得上是量子计算发展史上的“iPhone时刻”。当传统量子计算还在为“如何规模化制造”“如何降低成本”“如何融入现有基础设施”等难题焦头烂额时，Quantum Motion却用『半导体』行业最成熟的CMOS工艺，打开了通往商业化的大门。
量子计算领域的“硅时刻”
谈及传统计算机的发展历程，硅基『芯片』无疑是推动其不断演进的核心力量。从早期的晶体管到如今高度集成的复杂『芯片』，硅CMOS工艺已经成为现代『半导体』产业的基石，被广泛应用于从手机、电脑到人工智能GPU等几乎所有现代电子设备中。然而，在量子计算领域，此前的技术路线大多与传统硅基工艺大相径庭，构建量子比特的方式复杂且难以实现大规模制造。
Quantum Motion此次交付的全栈量子计算机，首次将标准硅CMOS『芯片』制造工艺引入其中，这意味着量子计算有望借助成熟的『半导体』产业生态实现飞跃式发展。就如同当年硅基『芯片』在传统计算领域引发的革命一样，此次突破或许标志着量子计算也迎来了属于自己的“硅时刻”。
同时，Quantum Motion的QPU采用“图块式架构”，将计算、读出、控制单元集成在标准化硅片上，通过重复打印图块的方式，理论上可将单QPU的量子比特数扩展至数百万甚至更多。这种扩展能力，正是容错量子计算所需的“百万级纠错量子比特”的关键。
“这是量子计算的硅时刻，”Quantum Motion首席执行官James Palles-Dimmock表示，“今天的公告表明，您可以使用世界上最具可扩展性的技术构建一台强大、功能强大的量子计算机，并具有大规模生产的能力。”这一技术路径的选择，为量子计算机的大规模商业化生产打开了新的想象空间。
我们都知道，容错量子计算是实现“通用”或“实用”量子计算的必经之路。在Quantum Motion之前，这一宏大的目标似乎遥不可及。但现在，他们提供了一个基于现有工业能力的清晰路线图，将不可能变成了即将到来。
全栈硅CMOS量子计算机意味着什么？
传统量子计算机的“全栈”往往停留在实验室阶段，Quantum Motion的突破在于将量子硬件与行业标准软件生态深度融合。该系统将QPU与Qiskit、Cirq等行业标准软件框架兼容的用户界面和控制堆栈集成在一起，开发者可以直接调用现有的量子算法库，无需为硬件定制代码。
更关键的是，该系统仅占用3个19英寸『服务器』机架，容纳稀释冰箱和集成控制电子设备，与传统『数据中心』『服务器』的尺寸完全一致。这意味着企业无需改造机房，即可将量子计算机作为“计算节点”接入现有架构，直接调用云服务或本地算力。这种设计彻底打破了量子计算与经典计算的物理隔离。
此外，“全栈”不仅指软硬件整合，更指可量产的系统级交付。Quantum Motion的QPU之所以被称为“业界首台”，是因为其利用大批量工业『芯片』制造来生产量子比特，而非实验室手工组装。
这种量产能力直接解决了量子计算的巨额成本。以当前主流的超导量子计算机为例，单台设备的成本高达数千万美元💵，其中大部分来自定制化控制电子和低温系统；而Quantum Motion的系统由于采用标准化CMOS工艺和模块化设计，成本可降低一个数量级。
更重要的是，随着『半导体』工艺的进步，量子『芯片』的性能（如量子比特相干时间、控制精度）还将持续提升，形成“工艺迭代-性能提升-成本下降”的正向循环。
图：Quantum Motion总裁兼首席商务官Hugo Saleh
“随着该系统的交付，Quantum Motion有望在这十年内将商业上有用的量子计算机推向市场，”Quantum Motion总裁兼首席商务官Hugo Saleh说，“使用标准CMOS是一种客户、用户和开发人员至上的方法，也是从手机到AI GPU等所有现代技术的基础，推动计算领域迎来具有革命性意义的下一个拐点。”
硅CMOS量子计算的崛起
Quantum Motion采用标准硅CMOS『芯片』制造工艺制造全栈量子计算机的背后，是量子计算产业对于“规模化”与“商业化”的追求。
过去十年，量子计算的发展遵循着“技术验证-原型机演示-寻找应用场景”的路径，但始终无法实现大规模商业化，主要原因在于，主流技术路线制造工艺与『半导体』产业链脱节，导致其无法利用『半导体』产能，也无法满足企业用户对“低成本、易部署、可扩展”的需求。
硅CMOS量子计算的崛起，本质上是量子计算产业对“『半导体』工业文明”的主动拥抱。
首先，『半导体』行业经过多年发展，已建立起起覆盖材料、设备、制造、封装的完整产业链，拥有先进的EDA工具、成熟的质量控制体系等，Quantum Motion选择硅CMOS工艺，相当于“站在巨人的肩膀上”，无需从头搭建一套新的制造体系，直接复用现有产能即可实现量子『芯片』的规模化生产。
其次，量子计算的终极价值，在于解决经典计算机无法处理的复杂问题。Quantum Motion的系统可与经典『服务器』架构兼容，实现“量子-经典混合计算”的协同，使得量子计算机可直接接入企业的HPC（高性能计算）集群，无需额外的专用设备，真正实现“量子即服务”（QaaS）。
最后，Quantum Motion的全栈硅CMOS量子计算机的交付离不开国家战略与政策。作为全球量子计算领域的佼佼者，英国近年来通过“国家量子技术计划”（NQTP）“国家量子战略”等战略促进量子技术发展。在超导、离子阱等路线受限于制造成本和部署难度的背景下，硅基路线的“工业级制造”属性，使其成为英国政府押注“量子计算工业化”的最优选择。
NQCC主任Michael Cuthbert博士表示：“NQCC正在通过评估全球领先公司的许多不同硬件平台来加速英国的量子能力。Quantum Motion系统的成功安装标志着NQCC量子计算测试平台计划向前迈出了重要一步。”
硅CMOS量子计算的行业冲击
Quantum Motion的交付，不仅是单一公司的技术突破，更可能引发量子计算产业的“范式转移”。
目前，全球量子计算领域的头部玩家（如IBM、谷歌、IonQ等）多押注超导或离子阱路线。但是，Quantum Motion的硅基路线一旦实现规模化，将直接挑战这些传统玩家的领先地位。
大胆猜测一下，未来，量子计算行业可能会出现两条路线并行的格局：超导、离子阱路线继续在“专用量子计算”领域深耕，而硅基路线则凭借“通用量子计算”和“工业级制造”优势，成为『数据中心』的主流选择。
此外，Quantum Motion的QPU基于300毫米硅CMOS工艺，其制造设备、材料、设计工具等均与『半导体』『芯片』高度重叠。这意味着，『半导体』行业的现有产能和研发投入或许可以直接转化为量子计算的制造能力。未来，“量子『芯片』”可能像当年的GPU一样，从『半导体』行业的“细分领域”成长为“主流赛道”。
Quantum Motion的成功，也给我国发展提供了新思路。我国拥有全球最完整的『半导体』产业链，如果能够将量子『芯片』的研发与国内成熟的CMOS制造能力深度绑定，将有望实现量子计算的加速冲刺。
结语
Quantum Motion的交付，是量子计算发展史上的一个里程碑。它证明，量子计算也可以利用『半导体』行业的“工业级制造”能力，实现规模化生产与部署。这场突破不仅将加速量子计算的商业化进程，更可能重塑『半导体』行业的未来格局。
量子计算的“硅时刻”不是终点，而是一个新的起点，它打开了传统『半导体』行业通往量子时代的大门。当量子计算融入CMOS，一场新的技术融合已经开始，它的影响可能远远超出我们今天的想象。
未来十年，谁能在硅基量子计算领域抢占先机，谁就能在“量子-经典混合计算”的突出重围。而对于中国量子计算产业而言，Quantum Motion的突破既是一次警示，也是一次机遇。毕竟，在量子计算的赛场上，不是只有“弯道超车”，还有“换道领跑”。而硅基路线，或许就是那条等待被激活的“新赛道”。
参考链接
[1]https://quantummotion.tech/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
[2]https://technologymagazine.com/news/quantum-motion-unveils-first-silicon-cmos-quantum-pc
[3]https://www.datacenterdynamics.com/en/news/quantum-motion-delivers-silicon-cmos-based-quantum-computer-to-uks-national-quantum-computing-centre/
[4]https://www.quantumcas.ac.cn/2023/0318/c24874a595617/page.htm
