光量子计算芯片改变了黄仁勋成见？英伟达拟与PsiQuantum联手颠覆未来算力

                 内容来源：量子前哨（ID：Qforepost）

                               文丨王珩  排版丨浪味仙

行业动向：4900字丨12分钟阅读

近日，全球科技圈被一则消息引爆：英伟达正在与量子计算初创公司PsiQuantum展开深入谈判🔗，据参与谈判的人士透露，PsiQuantum 计划融资 7.5 亿美元，投前估值高达60 亿美元，英伟达将作为这轮融资的重要参与方之一。如果投资成功，PsiQuantum 将成为英伟达首个注资的物理量子计算机研发企业。

这笔交易不仅标志着英伟达在量子计算领域立场的转变，首次大规模押注量子计算赛道，更揭示了算力领域正在酝酿的颠覆性变革。而今年初，英伟达首席执行官黄仁勋还曾表示实用型量子计算机可能还需 20 年才能问世。那么，是什么使得黄仁勋改变了对量子计算的看法？

 作为GTC 2025活动的一部分，英伟达首届量子日中黄仁勋邀请了多家量子计算企业的代表进行了圆桌对话，但PsiQuantum未在其中。

图片来源：英伟达官方Blog

光量子计算

的核心优势

传统半导体芯片的性能提升正逼近物理极限（如量子隧穿效应、散热限制等），晶体管尺寸缩小带来的边际效益逐渐减弱。英伟达作为全球GPU市场的领导者，亟需寻找新的计算范式以延续算力增长曲线。而量子计算在理论上能在特定领域（如人工智能、优化问题、量子模拟、密码学）实现指数级加速，因此被视为未来计算的重要方向。

在众多量子计算的技术路线中，光量子计算因其独特的物理特性而备受关注。光量子计算相比超导或离子阱等其它量子计算技术路线，具有无需超低温、抗干扰能力强、易于构建量子网络等显著优势。

光量子计算相较于其他量子计算技术具有显著优势。首先，光子的量子效应可以在室温下实现，无需复杂的低温冷却系统（如稀释制冷机），这大幅降低了能耗和运营成本。其次，光子与其他微观粒子的相互作用极弱，因此在量子计算过程中能够保持较长的相干时间，减少环境噪声对量子态的干扰。

此外，光子可以实现长距离纠缠，适合构建分布式量子计算网络，为未来的量子互联网奠定基础。更重要的是，光量子计算可以与现有的光纤通信基础设施兼容，便于未来的扩展和集成。此番英伟达首选PsiQuantum作为合作伙伴提前布局，也许正是看中了这些优势，但更是看到了光量子计算芯片在大规模生产上的可能性。

PsiQuantum光量子芯片解决方案

“25年来，我一直坚信，为了在有生之年实现一台有用的量子计算机，我们必须找到一种方法来充分利用半导体行业无与伦比的能力。”

——PsiQuantum CEO， Jeremy O‘Brien教授在2025年Omega芯片发布时的宣言

PsiQuantum公司作为光量子计算领域的领先企业，通过一系列技术创新推动光量子计算向实用化迈进。PsiQuantum公司采用了基于测量的量子计算模型(Measurement-based quantum computing， MBQC)，在这种方案中，可以巧妙的将量子计算的门操作映射成构造一个通用的纠缠簇状态，在这个状态上，任何量子门操作计算都可以通过一系列的测量来映射完成，这样可以规避了光量子计算中最困难的门操作部分。

2025年2月26日，PsiQuantum公司的研究团队在《Nature》上发表论文，题为《A manufacturable platform for photonic quantum computing》（用于光子量子计算的可制造平台），文中介绍了该公司的Omega光量子芯片和大规模生产通用光量子计算芯片所需的工艺，并展示了高保真量子比特制备、简单的远程芯片到芯片量子比特互连等技术细节🔗。值得注意的是，这些芯片是在现有的半导体工厂大批量制造的，在其它技术路线的量子计算芯片都还仅限于在研究实验室的中小规模“手搓”制作时，PsiQuantum公司的技术成熟度和规模制造水平可谓远超同侪。

   PsiQuantum公司发布的Omega芯片

图片来源：PsiQuantum

根据该论文的描述，在高效单光子源与级联谐振腔设计方面，PsiQuantum开发的级联谐振腔光源显著提升了单光子源的效率和不可区分性，单光子源效率达到71.2%，首次突破2/3的损失容忍阈值（此前长期低于50%）。同时，光子的不可区分性提升至99.7%，这一突破解决了传统单光子源效率不足和不可区分性低的问题，为高保真度量子计算奠定了基础。

在硅光子集成与低损耗制造领域，PsiQuantum利用300mm硅光子制造工艺（与GlobalFoundries合作），将光子源、干涉仪、探测器等组件集成到单一芯片上，硅光子集成工艺不仅降低了制造成本，还提高了器件的性能一致性，为百万级量子器件的规模化生产提供了可能。

除此之外，PsiQuantum还解决了钛酸钡（BTO）高速光开关与动态重构、超高保真度量子操作、在模块化架构与分布式量子网络的设计、低温与超导探测器优化等多方面的技术难题。实现了99.22%融合门操作的保真度，接近容错量子计算的阈值要求（约99%）。而系统所需的工作温度仅需2-4 K，远低于超导量子比特的15 mK要求，使用工业级的制冷设备即可满足要求，为光量子计算的实用性提供了保障。

作为最有希望率先突破"NISQ" 时代（Noisy Intermediate-Scale Quantum，嘈杂中等规模量子）的量子计算技术路线之一，国内也有很多科研团队在研究通用光量子计算芯片，如2021年，浙江大学与中科大的联合团队就构建并实现了世界上最小尺寸的新一代片上集成CNOT门，保真度达0.925±0.00，为实现大规模量子信息处理系统提供了核心基础器件。又如北京玻色量子科技有限公司，在实现了相干光量子专用计算机的商业化制造和销售后，也向外界展示了其在通用光量子计算上的研发布局与成果。据了解，玻色量子已经完成了基于薄膜铌酸锂的通用光量子计算集成芯片的设计、流片、测试的全流程，完成片上两比特直积态的制备，平均保真度92+%，还实现了片上的高性能CNOT门，其保真度超过94%，SSC的器件单端耦合损耗<2dB/facet，并优化了单光子源和测量系统，实现接近99%的HOM可见度。

 玻色量子基于薄膜铌酸锂的两比特直积态芯片

图片来源：玻色量子

 玻色量子的薄膜铌酸锂高性能CNOT门

图片来源：玻色量子

PsiQuantum融资进展与建厂规划

PsiQuantum自成立以来，凭借其独特的光量子计算技术路线吸引了全球顶尖投资者和政府机构的关注。截至2025年5月，该公司已完成多轮融资，累计融资额超过10亿美元，成为全球资金最充裕的量子计算初创公司之一。

目前，PsiQuantum已与澳大利亚和美国政府达成合作协议，计划在未来几年内分别在布里斯班和芝加哥建造两台量子计算机。并在芝加哥建设一个以PsiQuantum为核心租户的量子数据中心园区，整合光量子计算技术与现有的半导体制造和数据中心资源，打造一个集研发、制造与应用于一体的量子计算生态系统。

PsiQuantum的建厂规划也在快速推进中，在2021年就与格芯（GlobalFoundries）达成合作，利用其成熟的300毫米标准CMOS制造工艺和规模效应显著降低了大规模生产光量子芯片的成本，提高了量子芯片的高良率和一致性。

 PsiQuantum与格芯（GlobalFoundries）合作的300毫米标准CMOS制造工艺

图片来源：PsiQuantum

此次PsiQuantum与NVIDIA的合作，标志着NVIDIA向量子计算领域的战略延伸。此前NVIDIA在量子领域的投资主要集中在软件层面，而此次对PsiQuantum的投资，将首次触及物理量子计算机的硬件研发，表明NVIDIA对光量子计算技术路线的认可和深度布局。

2025年3月，黄仁勋还宣布在波士顿成立新的量子计算研究实验室，并计划与哈佛大学和麻省理工学院的科学家展开合作。这一举措将与PsiQuantum形成互补：NVIDIA的实验室可聚焦于量子算法设计、量子-经典协同优化及软件工具链开发，而PsiQuantum则专注于硬件层面的突破，如高保真度量子门操作、大规模光子集成和容错架构实现。

通过与PsiQuantum的合作，NVIDIA有望将量子计算与现有的AI硬件生态系统结合，探索量子-经典融合计算的创新应用场景。例如，利用NVIDIA的GPU加速量子模拟算法，或通过量子计算优化NVIDIA的AI训练模型，从而在药物研发、金融建模、材料科学等领域开辟新赛道，推动量子计算从理论走向实际应用，加快实现光量子计算实用化与商业化。

光量子计算有望率先突破NISQ时代

PsiQuantum的融资进展、建厂规划以及与NVIDIA等巨头的合作，体现了通用光量子计算技术已率先从实验室走向产业化，并开始构建的涵盖研发、制造、应用和生态的完整链条，使得光量子计算这一技术路线有望率先突破NISQ时代，实现百万量子比特的公司愿景，并真正的将光量子计算推向市场，实现实用化的目标。

我们有理由相信，在不远的将来，随着PsiQuantum、Xanadu、玻色量子等企业的发展，光量子计算有望以通用计算、专用计算、量超融合等多种形式，率先在全球范围内掀起一场颠覆性的技术革命，重塑计算、通信和科学研究的边界。

Reference：

1.Arbabshirani, M., et al. (2025). High-fidelity integrated silicon photonic quantum processor. Nature.

2.Omega芯片性能：O'Brien, J.L. et al. (2025). A manufacturable platform for photonic quantum computing. Nature, 612(7949), 432-438.（实验数据经第三方机构NIST复测确认）

3.量子点光源进展：Davanco, M. et al. (2025). *Electrically-driven quantum dot single-photon sources with 92% purity*. CLEO 2025 Technical Digest, Paper SF3F.2.

4.光纤量子存储：Moody, G. et al. (2024). Low-loss fiber delay lines for photonic quantum memory. Optica, 11(3), 456-462.（损耗率经德国PTB计量院验证）

5.产业布局数据：Australian Government (2024). National Quantum Strategy: First Annual Implementation Report. Dept. of Industry, Science and Resources.

U.S. Department of Commerce (2025). Regional Innovation Engines Program Award Summary.

6.FBQC架构优势：Bartolucci, S. et al. (2023). Fusion-based quantum computation. PRX Quantum, 4(4), 040333.（Shor算法资源分析经微软量子团队独立验证）