能否绕过光刻机限制?华为公布超导量子芯片专利,到底有何神奇?
创始人
2025-11-20 15:37:09
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说实话,2022年那会儿,美国刚把半导体出口管制又升级了一轮,大家都捏着一把汗,觉得华为芯片这事儿怕是要凉凉了。结果11月1日,国家知识产权局网站上突然挂出来一份专利,公布号CN115271077A,名字就五个字:超导量子芯片。申请人是华为,发明人14个,全是海思和2012实验室的骨干。这份专利一出来,圈里人立刻就炸了,因为它直接戳中了大家最关心的问题——咱们能不能在经典芯片被卡死的情况下,换条道跑?

先把专利内容掰开揉碎说清楚。这玩意儿的核心就是一个可调耦合器,夹在两个超导量子比特中间。以前的超导芯片,量子比特挨得太近就容易串扰,门操作一多,错误率就噤着往上窜,66比特差不多就是天花板了。华为的方案是用一个能调频率的耦合器,需要两个比特互动的时候就把频率调重合,互动完立刻调开,串扰直接干到接近零。这招听着简单,但实际干出来太狠了,等于给每个量子比特装了个独立开关,后来的国产超导芯片基本都沿用了这个思路。

更绝的是制造工艺。传统硅基芯片为了把晶体管抠到3nm、2nm,必须上EUV光刻机,没这玩意儿根本玩不转。可超导量子芯片的核心结构——约瑟夫森结,尺寸一般在150-300纳米,线宽80纳米左右就够用了。IBM的Eagle、谷歌的Sycamore、咱们的祖冲之系列,全都是用193nm的DUV浸润式光刻机加电子束光刻修补搞定的,根本不碰EUV。华为这份专利里写的双层铌/氧化铝/铌工艺,中芯国际28nm以上的线随便就能跑。这意味着啥?意味着从2022年11月1日那天起,中国就拥有了一条完全不受阿斯麦出口管制影响的量子芯片量产路线。

很多人当时没反应过来,以为华为只是发个专利秀一下肌肉。其实这不是孤立的一件专利,而是整个专利族群里最亮眼的那颗。同一时期,华为还申请了高维量子态制备、量子误差抑制、室温-低温脉冲控制一大堆配套专利,铺的是一整条路。三年后的今天回头看,这份专利简直就是预言书——它写下的每一个技术细节,现在都变成了真刀真枪跑在合肥和北京实验室里的量子比特。

时间快进到2025年11月14日,中国电信量子集团在合肥宣布,超导量子计算机“天衍-287”正式搭建完成。这台机器用的是祖冲之三号同款系列芯片,105个数据比特+182个耦合比特,总共287比特,在随机线路采样任务上比全球最快超算快4.5亿倍,马上就要挂到“天衍”量子云平台上,全球用户都能远程调用。这事儿放三年前谁敢想?2022年我们还在66比特、72比特那儿抠细节,现在直接干到287比特,还要把算力开放给全世界用,这速度真的有点吓人。

祖冲之三号本身就很离谱。2025年3月《中国科学报》封面论文里,潘建伟、朱晓波团队把105比特芯片的平均单比特门保真度做到99.90%,双比特门99.62%,相干时间破百微秒,随态制备测量保真度99.80%,随便拎一项指标都吊打谷歌Willow。谷歌2024年底才把Willow搞到105比特,我们2025年初就把同级别芯片直接上机,还把性能又抻了一大截。这不是运气,是把可调耦合器、快速磁通调控、误差抑制这些技术全部吃透了。

华为虽然没公开说自己造了哪台量子计算机,但它的量子云平台早就接入了祖冲之系列、本源悟空、天衍这些国产机器。2024-2025这两年,华为连续发了六七项跟逻辑比特、量子纠错直接相关的专利,实际等于把国内超导量子算力的调度权捏在手里。企业不一定非得自己把稀释制冷机扛回家,把芯片做出来就行,把生态握在手里才是王道。

说回最开始的问题:这份专利到底能不能让咱们绕过光刻机限制?答案是——在量子计算这条赛道上,已经彻底绕过去了。不是将来时,是现在进行时。天衍-287里跳动的每一个量子比特,都不需要EUV光刻机,也不需要美国授权的EDA软件,就在国内现有产线上流片、封装、测试、装机,全链条闭环。2022年那会儿,美国以为把EUV卡死就能把中国芯片产业摁住,结果我们直接换赛道,现在超导量子这条路上已经把他们甩在后面。

当然,有人会说量子计算机现在还不能完全替代经典计算机,商用落地还早。这话没错,但别忘了,谷歌2019年宣称量子优越性的时候才54比特,我们现在287比特,性能指标还全面领先,进步速度是人家的十倍都不止。密码破解、药物筛选、材料设计、金融风控,这些经典计算机几千年算不完的活儿,量子计算机几分钟就能出结果。等真正商用那天,谁先把百万比特级别的容错量子计算机搞出来,谁就重新定义算力。

所以这份2022年的专利最神奇的地方在于,它不是概念PPT,而是一份提前四年写好的胜利宣言。那时候华为手机业务被打得最狠,海思设计师大批转岗,大家都在问“还能不能打翻身仗”,结果人家直接把答案写进了专利说明书里:经典赛道你堵我,我就换量子赛道干你。现在天衍-287跑起来的那天,专利里那些冷冰冰的技术术语,全都变成了合肥实验室里真实的微波脉冲信号。

这事儿给人的感觉就一个字:爽。不是那种虚头巴脑的爽,而是扎扎实实把技术握在自己手里的爽。以后再有人问中国芯片能不能绕过光刻机限制,你就告诉他:硅基那条道确实难,但超导量子这条道,我们已经跑通了,而且跑得比谁都快。

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