美国量子出狠招！诺奖得主想绕开中国稀土，3年要搞出低成本技术

刚拿诺奖的67岁美国物理学家，领奖的庆功酒还没喝几口，就对外放了个超级狠话：3年之内搞出不依赖中国稀土的量子计算机，成本还要压到普通超算的水平。这事可不是无名小卒蹭流量瞎扯，说这话的是马丁尼斯，当年帮谷歌实现量子优越性，把超算万年算力压缩到几百秒的大佬，这回跟老东家拍板散伙单干，底气足得很。

2019年他带着谷歌量子团队放出的成果，直接炸了整个科技圈。他们的量子芯片只用200秒就算完了一道题，换成全球最快的超级计算机，得算上一万年。那之前量子计算还只是论文里听起来很玄的概念，经他这么一搞，所有人都认了，这玩意是真能打。

后来没干多久他就从谷歌离职了，原因说出来也挺有意思。他觉得要把量子计算机做成真正能用、能大规模量产的产品，必须从根上换掉芯片制造工艺，不能再走老路。谷歌管理层不想冒这个险，要按自己的节奏慢慢来，两边谈不拢，马丁尼斯直接走人单干。出来之后他还吐槽，回头看谷歌的进度，慢得让人着急。

离开谷歌后，他在美国威斯康星州开了一家叫Qolab的公司。今年3月，全球最大的半导体设备制造商应用材料，给他投了数千万美元，两家还一起公布了技术路线图，明牌要干成这件事。Qolab要解决的核心问题，说白了就是量子芯片的量产制造问题。

现在大部分量子芯片用的生产工艺，还是上世纪五十年代开发的老一套，流程说出来跟手工活没啥区别。据说台积电的工程师听说量子芯片还在用这种工艺，当场就笑了，主流半导体行业早就把这种方法淘汰了，根本撑不起大规模量产。

马丁尼斯团队拿出的方案叫窗口结技术，用一层二氧化硅做支架，通过物理气相沉积做出约瑟夫森结，再用气态氢氟酸把支架完全去掉。这套工艺干净规整，关键是能和现在的主流半导体生产线兼容，实验数据显示，做出来的量子比特弛豫时间超过50微秒，也能适配300毫米晶圆产线。

最诱人的还是成本这块，传统造量子芯片得自建专用洁净室，光前期投入就是百亿美元起步。马丁尼斯他们直接用应用材料现成的半导体产线，把启动成本压缩到了1亿美元以内，门槛直接降了两个量级。这就是他敢喊出3年搞定的核心底气，人家不是玩纯科研，是用成熟工业逻辑重新造量子计算机。

说回绕开中国稀土这件事，很多人不知道，美国早年间才是全球最大的稀土供应国。加州的芒廷帕斯矿，在上世纪六七十年代，供应了全球七成以上的稀土，那时候根本不存在稀土卡脖子的问题。后来因为环保问题矿场关闭，美国整个稀土产业链慢慢就萎缩没了。

放到现在，美国超过七成的稀土化合物要直接从中国进口，更稀有的中重稀土，依赖度接近九成。说出来挺讽刺的，现在芒廷帕斯矿还在开采，只能出口未经加工的精矿，算下来每公斤卖不到两块钱，转头还要从中国买回加工好的成品，价格直接翻了几十倍。

中国能在稀土领域站稳，不光是靠资源，核心靠的是技术。上世纪七十年代，北京大学徐光宪教授搞出了串级萃取理论，直接把稀土分离的效率拉满，成本砍了一大截。这套技术在国内推广开之后，国际稀土价格直接跌了三到七成，欧美日本原本做稀土分离的企业，接二连三撑不下去倒闭了。

这么多年下来，中国攒下了几百项独家萃取专利，稀土分离纯度能达到六个九的水平，美国现在最多也就做到三个九。中间差的不是一道小坎，是几十年积累下来的工艺细节，不是说赶就能赶上的。今年10月中国出台了新的稀土出口管制规定，只要产品含0.1%的中国稀土，或是生产用到中国技术，出口前都得申请许可，等于直接重写了规则。

美国不是没有想别的办法，拉着澳大利亚日本欧盟一堆国家谈了一圈，签了一堆合作协议，想搞自己的稀土供应链。可现实很骨感，就算能从澳大利亚拿到稀土原材料，加工环节的设备和萃取剂还是绕不开中国。就算乐观估计，美国要建起完整独立的稀土产业链，也得五到八年，这对抢速度的量子计算赛道来说，实在太久了，根本等不起。

马丁尼斯选的绕道思路，其实挺聪明的，与其花十年追不上中国的稀土技术，不如换一条不需要太多稀土的新路子。那他真的能成吗，这事得掰扯清楚。量子计算有好几个技术路线，离子阱路线保真度不错，但门操作速度比超导路线慢一千倍，相当于别人开飞机，它骑自行车。

马丁尼斯死磕超导路线，就是看中了速度优势，这个优势到了量子纠错阶段，会变成决定胜负的关键。量子纠错是量子计算机实用化的核心门槛，超导量子比特的错误率必须压到1%以下，才能进入越纠越对的状态。低于这条线，增加量子比特数量才能降低错误，高于这条线，加的比特越多，错误堆得越多。谷歌2024年底刚第一次跨过这条线，Qolab的工艺还得继续往这个目标推进。

马丁尼斯把3年目标拆成了三段推进，头半年先证明新工艺的数据是稳定可靠的，接下来用一年多时间跑通晶圆级工艺，做到单片晶圆能产出数千个量子比特，最后一年冲刺百万量子比特级别的系统原型。节奏拉得非常慢，但也不是凭空画饼。他的核心逻辑就是不用从零开始建洁净室，直接复用现有成熟的半导体产线，相当于站在现成的工业体系上起跑，不用自己一砖一瓦打地基。

有一点得实话实说，现在低温量子系统的制冷机，还是离不开稀土磁体。所以马丁尼斯说的无稀土，其实是大幅降低稀土依赖，不是彻底完全不用。这点算不上致命缺陷，但确实是没法回避的现实。不过换个角度看，这件事的意义早就不只是绕开稀土了。

如果量子计算机真能用上工业级的制造逻辑，成本降到一千万美元一台的量级，那新药研发、材料模拟这些领域都会被彻底打开，整个行业都会被颠覆。应用材料愿意投钱进来，也不只是为了投资回报，更是提前锁定量子芯片制造的设备标准，这个卡位的价值，可比赚点分红值钱多了。

马丁尼斯说自己是坚定的乐观主义者，狠话已经放出来了，三年之后我们就能见分晓，看他能不能兑现这个赌注。

参考资料：参考消息 美国诺奖得主称三年内将研发出不依赖中国稀土的低成本量子计算机