當前，計算處理器主要有CPU、GPU、NPU以及大型計算處理芯片，但是，無論這類芯片的速度有多快，性能有多強，它們都依然是摩爾定律時代的普通處理器。而作為下一代革命性的量子計算的研究越來越深入，新的量子芯片和光子芯片的研發已經開始斬頭露角了。本文主要介紹幾款國產光子芯片和量子芯片。

日前國內一家公司曦智科技發布了新一代光子計算處理器PACE，1GHz頻率下某些運算的性能就是GPU的數百倍了。

據他們所說，其最新高性能光子計算處理器——PACE（Photonic Arithmetic Computing Engine，光子計算引擎）單個光子芯片中集成超過10000個光子器件，運行1GHz系統時鐘，運行特定循環神經網絡速度可達目前高端GPU的數百倍。PACE成功驗證了光子計算的優越性，是曦智科技在集成電路產業的又一重大突破。基于光執行矩陣向量乘法時延極低的基本原理，曦智科技發布的最新光子計算處理器PACE通過重復矩陣乘法和巧妙利用受控噪聲組成的緊密回環來實現低延遲，從而生成了伊辛問題（Ising）和最大割/最小割問題（Max-cut/Min-cut）的高質量解決方案。PACE包含64x64的光學矩陣，核心部分由一塊集成硅光芯片和一塊CMOS微電子芯片以3D封裝形式堆疊而成。對于每個光學矩陣乘法，輸入向量值首先從片上存儲中提取，由數模轉換器轉換為模擬值，通過電子芯片和光子芯片之間的微凸點應用于相應的光調制器，形成輸入光矢量。接著，輸入光矢量通過光矩陣傳播，產生輸出光矢量，并達到一組光電探測器陣列，從而將光強轉換為電流信號。最后，電信號通過微凸點返回到電子芯片，通過跨阻放大器和模數轉換器返回數字域。測試顯示，PACE的運算速度可達目前高端GPU的數百倍。量子芯片：莫干1號”“天目1號”

12月17日上午，浙江大學發布“莫干1號”“天目1號”超導量子芯片，分別對應著浙江名山：莫干山、天目山。

據了解，此次發布的“莫干1號”和“天目1號”，是兩款基于不同架構的超導量子芯片。

其中，“莫干1號”是一款專用量子芯片，采用了全連通架構，適用于實現針對特定問題的量子模擬和量子態的精確調控。

研究團隊利用“莫干1號”芯片系統性地研究了量子多體物理中Stark多體局域化這一廣受關注的話題。

利用超導量子芯片模擬量子多體系統是一個激動人心的領域，它有別于基于超級計算機的經典數值模擬，是一種全新的研究手段，將極大促進對復雜多體系統的研究。

而“天目1號”芯片面向通用量子計算，采用了較易擴展的近鄰連通架構。

為執行相對復雜的量子門電路算法，“天目1號”上共集成36個具備更長比特壽命的超導量子比特，實現了高保真度的通用量子門。

相比于“莫干1號”，“天目1號”具備更高的編程靈活度，以執行更多種類的量子算法，可以應用于更多研究領域。

“莫干1號”和“天目1號”的研發團隊由量子光學專家、浙江大學物理學系教授、科創中心量子計算創新工坊首席科學家朱詩堯院士領銜。朱院士說，我國當前在量子信息、量子通訊的某些方面上已經達到世界先進水平。

值得一提的是，目前該研發團隊已經擁有從超導量子芯片設計、制備、封裝到測控的全棧式研發能力，“莫干1號”與“天目1號”均為團隊自主研發制備。