K半导体神话将由量子续写…KAIST“量子Fab”描绘的未来[Baek Jongmin的冲击波]
通过新建量子 Fab 支持源头技术自立
下一代量子计算机技术“光子”的基础归根结底也是半导体
通过《第一期量子科学技术及量子产业培育综合计划》实现源头技术与企业培育目标
本月27日，走进研究量子计算机核心——量子处理单元（QPU）的韩国科学技术院（KAIST）物理学系教授 Son Youngik 的实验室，首先映入眼帘的是一段寄托着研究人员“实验一定要成功”迫切心愿的文字。这也从侧面体现出这项研究的难度有多高。
在实验室的一台测量设备上，光子信号和电信号的波形正实时显示。Son 教授和研究团队亲手举起由光子芯片与半导体芯片结合而成的 QPU 板卡，一边展示一边讲解实验过程。
Son 教授在现场谈到光子基础的量子计算时表示，光子路径是将量子计算机扩展到大规模时“最有利的方式之一”。在超导体、离子阱、中性原子等多种量子比特构成方式当中，尽管光子路线是后发，但他认为这一领域极具潜力。理由在于其可扩展性以及与韩国产业结构的高度关联。
按照 Son 教授的解释，超导、离子阱方式的量子计算机，由于量子比特本身就是物质，只能通过先制造一个量子比特，再将其彼此靠近、逐步增加数量的方式发展而来。量子比特数量越多，物理约束与误差问题也就不可避免地同步放大。
Son 教授表示，“光子基础方式在方法论上完全不同”。他说：“光子方式并不是把量子比特一个个堆积起来的结构，而是围绕一个持续生成量子比特的装置来构建整个系统。”他用汽车作比喻来说明：负责生成光子量子比特的核心装置就像汽车的发动机，其性能决定了整个系统可以承载的量子比特规模。
实际上，目前世界顶级水平的光子器件据悉在一台装置中，每秒可生成数亿个，某些情况下可生成数十亿个光子量子比特。Son 教授解释称：“我们并不会直接把这一装置本身称为量子计算机，因为只有与负责处理量子信息的其余系统结合在一起，才具有真正的意义。”不过，一旦这种结构得以完善，量子比特数量的扩展速度将与既有方式完全不同，他对此予以强调。
Son 教授还提到了自己曾供职的企业 PsiQuantum 的经验。PsiQuantum 以光子基础量子计算为核心业务，已经在建设相当于足球场规模的计算设施，目标是打造超过数十万量子比特、达到一百万量子比特级别的系统。Son 教授表示，这样的目标以传统量子计算机的标准来看或许听起来像是夸大其词，但在光子基础架构下，却是可以在技术上加以说明的情景。
Son 教授向采访团队公开展示了由光子芯片与半导体芯片连接成一体系统的 QPU。他表示：“光子芯片负责量子信息，半导体则承担数字控制和信号处理。”他强调说：“这部分半导体并不是简单的辅助技术，在整个系统中所占的比重绝对不小。”
这种结构与韩国具备优势的半导体产业天然衔接。近期在半导体领域备受关注的 Co-Packaged Optics（CPO，光电共封装）技术，在技术路径上与光子基础量子计算有许多相似之处。CPO 是一种将半导体芯片与硅光子（在芯片上直接处理光信号的技术）封装在同一封装内，使芯片之间通过光而非电来收发数据的下一代芯片互连方式。
Son 教授说明称：“在人工智能半导体领域，将中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）与光通信结合的技术已经在产业界得到应用，这一制造技术在光子基础量子计算领域也有直接应用的空间。”
他接着表示：“在海外，设计与制造相互分离的结构较为普遍，而韩国则同时具备设计能力和制造基础设施。从这一点来看，光子基础量子计算是我们国家有望具备竞争力的平台。”
韩国科学技术研究院（KIST）也在积极推进光量子领域研究。KIST 去年9月曾介绍光子基础模拟器和集成光学基础量子装置技术等，并进行了远程联动演示，还公开展示了光子基础 QPU。
将这些研究连接到产业化阶段的关键基础设施正是“量子制造厂（量子Fab）”。KAIST 量子Fab研究所所长 Jo Yonghoon 表示：“量子技术如今已经从在实验室内制作单个装置的问题，转向制造与系统工程的问题。”
以往的光子基础量子实验通常是在大型光学平台上摆放大量光学元件的方式进行。但这种方式对温度、振动等环境变化非常敏感，难以反复再现同等性能，存在明显局限。Jo 所长强调：“只有通过芯片化实现小型化，并通过标准工艺实现稳定化，才能实现误差控制和大规模扩展。”
目前，KAIST 正在建设一座以2027年完工为目标、国内规模最大的“开放式量子Fab”研究大楼。到2031年，计划投入约451亿韩元，构建37种以上关键设备，将其打造为量子技术产业化的枢纽。
KAIST 正在推进的量子Fab，并非代替特定研究团队代工制造器件的设施，而是面向校内研究者、政府出资研究机构以及企业，允许其亲自执行工艺流程、积累工艺配方与技术诀窍的开放式基础设施。由于光子芯片工艺与既有半导体工艺高度相似，因此与国内半导体产业的联动空间也十分广阔。
据悉，KIST 方面也在自建量子Fab，并已进入最后阶段，届时将具备在内部完成光子 QPU 的设计、零部件制造及封装的系统能力。
政府也认识到量子Fab 的重要性，开始积极给予支持。科学技术信息通信部课长 Sim Juseop 将量子Fab 作为29日发布的《量子综合规划》中的核心基础设施予以提出。
![“月薪150万不如去美国年入5亿” 首尔大·KAIST人才纷纷收拾行囊 [科学家正在消失]①](https://cwcontent.asiae.co.kr/asiaresize/93/2026051914165468840_1779167814.png)
作为量子领域总体规划的《第一轮量子科学技术及量子产业培育综合计划》，提出了到2035年将韩国打造为世界第一量子芯片制造国、培育2000家量子企业的目标。
版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。
