对话赋同量子尤立星:核心技术必须掌握在我们自己手里

2022-09-15 13:01:00 赋同量子科技(浙江)有限公司 Viewd 1380

以下文章来源于光子盒公众号 ,作者光子盒研究院

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过去两年是中国量子信息科技集中爆发的一年。2020年12月,中国科大宣布成功构建了76光子的量子计算原型机“九章”,并使我国成为世界上第二个实现“量子计算优越性”的国家。2021年,构建113光子的“九章二号”。2022年5月,中国科大和济南量子技术研究院实现了658公里TF-QKD和光纤传感混合网络,突破传统光纤振动传感难以超过100公里的限制。

 

而这些重要科技成果的背后都有同一位幕后功臣——尤立星团队。尤立星团队开发的超导纳米线单光子探测器(SNSPD)在光量子计算和量子通信研究中都扮演了重要角色。

 

九章量子计算机的横空出世,也让持续在超导探测器领域默默耕耘的尤立星由幕后走向台前,但尤立星的成功并非一朝一夕。从2007年回国,尤立星已在超导单光子探测领域深耕了十多年。早在2016年,尤立星团队就开始SNSPD的产业化运作,成立了赋同量子科技有限公司,在成立不到5年的时间里便完成了百余套SNSPD系统销售。而在探测器的性能方面,于2020年实现了基于NbN材料SNSPD 98%的系统探测效率,刷新了该团队在2017年创造的92%的效率世界纪录。

 

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· 赋同量子的超导纳米线单光子探测器系统 ·

 

科技竞争,标准先行!2022年8月19日,经过四年的努力,由赋同量子科技有限公司董事长尤立星研究员牵头制定的国际标准IEC 61788-22-3经国际电工委员会(IEC)批准并正式发布。这是全球首个超导单光子探测器的国际标准,也是在超导电子学领域我国牵头制定的首个国际标准。

 

借此机会,尤立星博士接受了深入访谈。在访谈中,尤立星博士介绍了自己的科研经历和赋同量子的成立渊源,并就企业产品、商业模式、合作竞争、应用领域、未来发展等话题展开了详细分享。展望未来,尤立星博士表示,随着全球竞争逐渐剑拔弩张,赋同量子更将“脚踏实地,仰望星空“。在已有基础上,义不容辞地承担更多高精尖科技研发的企业使命,“核心技术必须掌握在我们自己手里!”

 

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尤立星,赋同量子科技(浙江)有限公司董事长,研究员、博士生导师,国家级创新领军人才,获政府特殊津贴。2003年,尤立星在南京大学取得博士学位,之后在日本东北大学、瑞典查尔姆斯理工大学、荷兰特文特大学、美国NIST和加州大学伯克利分校从事超导电子学研究,具有丰富的超导电子学器件与应用研究经验。截至目前已在Nature、Science、Nature Photonics、PRL、OE等杂志上发表论文200余篇,发明专利逾30项,国际会议大会报告3次,邀请报告20余次。

 

访谈整理如下:

 

01

多元学术背景,热忱“从零开始“

 

问:您曾在瑞典、荷兰和美国多地游学/工作,这些跨国经历对回国科研、创业起了哪些作用?

 

尤立星:我的经历比较特别。在几个不同的地方工作过,每个地方工作时间都不长、研究方向也不一样。尽管大领域都是超导电子学,但实际上内容差别很大。这有利有弊,弊处是研究深度不够,好处是学习不同的东西使得我的知识面更宽广,导致我特别适合做交叉学科研究,而且在做全新研究的时候上手会更快,更容易接受新鲜事物。这也是我回到国内可以做超导单光子探测技术研发的主要原因。虽然以前从未研究过,但是也不觉得是个问题,我并非第一次接触新东西了。这个背景对我整个发展过程来说是很重要和很特殊的部分。

 

问:您回国时为何选择了上海呢?

 

尤立星:我回来的时候,研究所刚刚启动超导电子学研究方向,正在招收相关工作人员。我觉得那是一个好机会,研究的内容也很有意义和价值。在研究所,我从零开始规划、学习,组建团队,按照我自己的想法推动整个研发进程。这对于我来说很重要的:提供了一个“从零开始”的平台,拥有足够大的空间去施展。

 

02

创立赋同量子,拓宽商业版图

 

问:为何选择在嘉善创业呢?

 

尤立星:涉及到公司的定位。我们本质上做高端科研仪器,这涉及到制造业:每交付给客户一台设备都需要制造业的支持。上海比较适合大型企业,对于小微制造业并没有特殊的优势,但上海周边却能够提供非常好的环境,它们也非常希望上海的高科技产业外溢。嘉善离上海最近,地理位置相对较为优越,企业相关政策上也较为灵活、高效。另外,嘉善的人力成本和流动性相对较低,可以对制造业提供较好的支撑。2019年,公司的超净间产线在嘉善投入运营,目前公司占地2000平米。企业目前在嘉善发展比较顺利,但是嘉善在量子领域还缺少上下游的企业,赋同量子进一步发展相对比较孤单,这也是企业发展需要思考的问题。

 

问:产品生产均在嘉善和上海完成,还是有其它代工厂?

 

尤立星:我们没有代工厂这个概念,因为做的是系统里面非常细节的东西。如果从代工厂的角度理解,我们最大的“代工厂”是上海研究所:我们的芯片是上海研究所研发的。其他的核心组件基本都是商业级的,比如我们的制冷机是从中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司或者日本住友重机械工业公司采购。自研的低温同轴电缆、低温温度计等低温电子学产品都是由多个不同厂家提供不同材料或者组件,没用哪个代工厂可以掌握所有的东西。另外,一般每年市场体量达到千万量级以上才会出现代工厂的概念,量子领域还远没达到这个级别。量子行业有很多原创的思想,但很多产品其实还是不同领域成熟的产品和技术的再整合和优化。

 

问:今年7月1日,赋同量子位于意大利的“SNSPD欧洲Demo中心”正式启用,这是一种什么样的业务形式?

 

尤立星:我们和意大利签定的协议叫“demo lab协议“。我们在那不勒斯有个实验室,安装了一台机器,并提供部分服务和示范验证。同时,我们的实验室位于那不勒斯费德里克二世大学的孵化器中。这个模式和国内的大学面向产学研合作的孵化器是类似的,我们就是和这个孵化器签定的合作协议。

 

问:能谈谈赋同量子目前的商业模式吗?

 

尤立星:现在我们属于“走在中间“的状态:既不是完全成熟的固定型号产品、也不是完全定制化的产品,未来公司的产品会逐渐成型固定。这也和量子技术领域的发展有关:技术还在不停地演进,用户需求也在不停更新。

 

03

科研成果商品化,软硬件兼施

 

问:赋同跟中国科大潘建伟院士团队合作密切,九章光量子计算机有多大比例会使用到赋同的单光子探测器吗?光子的数量和SNSPD的需求量是一个线性增长的关系吗?

 

尤立星:九章使用的几乎所有的单光子探测器都是由赋同量子提供的,可能还有少量他们前期从国外采购的。量子计算机中的光子比特数量和SNSPD的数量是有一定的线性关系,比如九章2.0中实现了113个光子144模式,其中使用了144通道超导单光子探测器,平均探测效率达到0.83。

 

问:除了超导纳米线单光子探测器,赋同还有哪些产品?

 

尤立星:赋同量子定位是一个超导、量子及低温电子学领域的小型高科技公司,我们提供相关领域的技术研发与支持,比如低温恒温器定制服务,覆盖0.3K到4K的深低温温区。另外还有很多低温电子学元器件,比如低温同轴线、低温柔带线、超导同轴线、低温放大器、低温温度计等。

 

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问:赋同量子现在的产品都是纯国产吗?

 

尤立星:嗯,赋同量子已经实现了主要核心部件国产化。SNSPD系统主要包含芯片、制冷系统、真空系统和电子学系统四大部分。核心的SNSPD芯片是由研究所研发,制冷系统和真空系统的核心部件可以选择国内不同厂商的产品,然后由公司设计图纸加工组装;电子学系统由公司自行开发。

 

问:从实验室到商品化转型存在哪些困难?

 

尤立星:两部分。一个是产品方面,在实验室里从0到1做出一个创新很难,但从1到100的工程化也不容易。不止要把芯片和系统做好,还要做到用户友好,对应地需要在软件和硬件方面升级迭代N次。好在我们的客户都是水平极高的各领域研究人员,可以帮助我们一起将国产高端科研装备快速升级迭代。

 

另一挑战是如何去和进口产品竞争?尤其是当进口和国产产品价格差不多时,研究人员一般倾向于选择进口产品。这个需要我们付出更多努力来改变这个状况。首先,在产品方面,基于前期的硬核科技积累,我们可以真真正正拿出和国外一致、甚至优于进口的高性能产品;其次,在服务方面,我们有专业和高效的售后服务团队,不断积攒良好的用户口碑。目前,我们已经看到用户心态正在慢慢转变,开始信赖国产。2020年末,公司进一步推出中国“芯”计划,采用国产的高性能芯片替代用户过去采购的国外芯片,得到了非常多国内研究团队的响应和支持。

 

问:一般最尖端的科学技术会先应用于国防军事,请问赋同的产品是否涉及、或有潜力应用于军事国防、深空探测等领域呢?

 

尤立星:超导纳米线单光子探测器是达到光子探测灵敏度极限的探测器,不仅可应用于量子通信、量子计算等量子领域,也可应用于对弱光极限探测有需求的经典领域,如深空探测、激光雷达、生物成像等。这些经典领域将会是我们未来拓展的目标,但是对于这些新方向,新技术的进入需要一定的时间来培养用户,并且还需要不断地解决应用层面的问题。

 

问:赋同做高端科研产品,是否有考虑生产一些民用产品比如半导体探测器等?

 

尤立星:简单来讲,我们首先“脚踏实地“,坚持走好高端科研仪器赛道;当然,科研赛道应用面相对较窄,我们会在这个赛道”仰望星空“,通过应用场景的分析调研和客户合作等方式,寻求更大的市场上升空间。半导体探测器我们还在仔细调研和分析。超导量子器件及低温电子技术是我们发展的核心领域和努力目标,我们这个基本盘是不会变的。

 

04

放眼全球,“核心技术必须掌握在自己手里“

 

问:今年8月,您的团队制定的全球首个超导单光子探测器国际标准正式发布。为什么想做这件事,接下来还有怎样的相关工作?标准化工作推进的难点?

 

尤立星:首先,大家已经认识到,做标准和做产品、做科研同等重要,甚至更重要。如果能够把标准做好,对于技术研发和产品优化都很有帮助;其次,做标准需要全球做SNSPD的研究人员共同参与,可以扩大中国在相关领域的影响力。在标准推进过程中,遇到的主要难点在于标准的要求要比产品的要求高很多,因此需要站在一个更高的基准上重新理解系统和设计,进而改进产品及相关技术。

 

因此,这个标准虽然前前后后已经做了四年,但与刚开始既定的理想目标还是有差距,当然这期间我们也对标准和技术有了更深的理解。下一步我们将继续完善产品,向着更高的技术标准努力。

 

问:赋同量子取得当前成绩的原因?

 

尤立星:主要分为两点,机遇和理念。超导单光子探测器发展的最大需求和技术驱动力来自量子信息技术领域的快速发展,自2000年起,全球的量子信息技术在科研和产业化方面发展都十分迅速,刺激了需求的迸发。另外一方面,也源于赋同的理念。公司以“有用的产品、良好的服务“为理念,这种务实的理念使得我们非常注重和应用端的科研人员配合,从而在和国际同行竞争中取得优势。

 

问:怎么看待同行竞争呢?

 

尤立星:同行竞争其实非常重要,可以促进技术的快速发展迭代。但超导单光子探测器是一个相对较小的领域,因此同行之间重要的不是内卷,而是如何外扩,把整个应用市场做大,从而推动超导单光子探测器领域的发展,让大家都有较好的生存空间。

 

问:高科技领域国际竞争激烈、贸易摩擦等,对赋同有何影响?

 

尤立星:高端科研仪器一直掌握在国外手里,这一定程度上限制了中国科技的发展。我们探测系统的部分组件也受到了国际竞争和贸易禁运的影响,比如赋同核心产品SNSPD系统中的低温制冷机,曾经大量使用日本住友公司的成熟产品。但随着中国在量子信息领域的崛起,住友对终端用户就提出了极其苛刻的限制。这一切也都在激励我们:核心技术必须掌握在我们自己手里。

 

问:公司在未来3-5年的未来发展规划及目标?

 

尤立星:作为一个小型高科技公司,赋同正在非常健康、稳步地向前发展。公司下一步的发展规划,首先是站稳基本盘,满足国内量子信息领域对高性能SNSPD的需求;其次,将从扩大应用范围着手,积极探索量子信息以外的应用场景,比如生命科学、高能物理等;此外,紧密联系上下游公司,寻求战略层面技术与资本合作。我们也欢迎投资,特别是领域上下游的资本合作,进一步扩大公司规模,增强公司抗风险能力。整体上来说,稳中求进。