美國量子出狠招！諾獎得主想繞開中國稀土，3年要搞出低成本技術

剛拿諾獎的67歲美國物理學家，領獎的慶功酒還沒喝幾口，就對外放了個超級狠話：3年之內搞出不依賴中國稀土的量子計算機，成本還要壓到普通超算的水平。這事可不是無名小卒蹭流量瞎扯，說這話的是馬丁尼斯，當年幫谷歌實現量子優越性，把超算萬年算力壓縮到幾百秒的大佬，這回跟老東家拍板散伙單干，底氣足得很。

2019年他帶著谷歌量子團隊放出的成果，直接炸了整個科技圈。他們的量子芯片只用200秒就算完了一道題，換成全球最快的超級計算機，得算上一萬年。那之前量子計算還只是論文里聽起來很玄的概念，經他這么一搞，所有人都認了，這玩意是真能打。

后來沒干多久他就從谷歌離職了，原因說出來也挺有意思。他覺得要把量子計算機做成真正能用、能大規模量產的產品，必須從根上換掉芯片制造工藝，不能再走老路。谷歌管理層不想冒這個險，要按自己的節奏慢慢來，兩邊談不攏，馬丁尼斯直接走人單干。出來之后他還吐槽，回頭看谷歌的進度，慢得讓人著急。

離開谷歌后，他在美國威斯康星州開了一家叫Qolab的公司。今年3月，全球最大的半導體設備制造商應用材料，給他投了數千萬美元，兩家還一起公布了技術路線圖，明牌要干成這件事。Qolab要解決的核心問題，說白了就是量子芯片的量產制造問題。

現在大部分量子芯片用的生產工藝，還是上世紀五十年代開發的老一套，流程說出來跟手工活沒啥區別。據說臺積電的工程師聽說量子芯片還在用這種工藝，當場就笑了，主流半導體行業早就把這種方法淘汰了，根本撐不起大規模量產。

馬丁尼斯團隊拿出的方案叫窗口結技術，用一層二氧化硅做支架，通過物理氣相沉積做出約瑟夫森結，再用氣態氫氟酸把支架完全去掉。這套工藝干凈規整，關鍵是能和現在的主流半導體生產線兼容，實驗數據顯示，做出來的量子比特弛豫時間超過50微秒，也能適配300毫米晶圓產線。

最誘人的還是成本這塊，傳統造量子芯片得自建專用潔凈室，光前期投入就是百億美元起步。馬丁尼斯他們直接用應用材料現成的半導體產線，把啟動成本壓縮到了1億美元以內，門檻直接降了兩個量級。這就是他敢喊出3年搞定的核心底氣，人家不是玩純科研，是用成熟工業邏輯重新造量子計算機。

說回繞開中國稀土這件事，很多人不知道，美國早年間才是全球最大的稀土供應國。加州的芒廷帕斯礦，在上世紀六七十年代，供應了全球七成以上的稀土，那時候根本不存在稀土卡脖子的問題。后來因為環保問題礦場關閉，美國整個稀土產業鏈慢慢就萎縮沒了。

放到現在，美國超過七成的稀土化合物要直接從中國進口，更稀有的中重稀土，依賴度接近九成。說出來挺諷刺的，現在芒廷帕斯礦還在開采，只能出口未經加工的精礦，算下來每公斤賣不到兩塊錢，轉頭還要從中國買回加工好的成品，價格直接翻了幾十倍。

中國能在稀土領域站穩，不光是靠資源，核心靠的是技術。上世紀七十年代，北京大學徐光憲教授搞出了串級萃取理論，直接把稀土分離的效率拉滿，成本砍了一大截。這套技術在國內推廣開之后，國際稀土價格直接跌了三到七成，歐美日本原本做稀土分離的企業，接二連三撐不下去倒閉了。

這么多年下來，中國攢下了幾百項獨家萃取專利，稀土分離純度能達到六個九的水平，美國現在最多也就做到三個九。中間差的不是一道小坎，是幾十年積累下來的工藝細節，不是說趕就能趕上的。今年10月中國出臺了新的稀土出口管制規定，只要產品含0.1%的中國稀土，或是生產用到中國技術，出口前都得申請許可，等于直接重寫了規則。

美國不是沒有想別的辦法，拉著澳大利亞日本歐盟一堆國家談了一圈，簽了一堆合作協議，想搞自己的稀土供應鏈。可現實很骨感，就算能從澳大利亞拿到稀土原材料，加工環節的設備和萃取劑還是繞不開中國。就算樂觀估計，美國要建起完整獨立的稀土產業鏈，也得五到八年，這對搶速度的量子計算賽道來說，實在太久了，根本等不起。

馬丁尼斯選的繞道思路，其實挺聰明的，與其花十年追不上中國的稀土技術，不如換一條不需要太多稀土的新路子。那他真的能成嗎，這事得掰扯清楚。量子計算有好幾個技術路線，離子阱路線保真度不錯，但門操作速度比超導路線慢一千倍，相當于別人開飛機，它騎自行車。

馬丁尼斯死磕超導路線，就是看中了速度優勢，這個優勢到了量子糾錯階段，會變成決定勝負的關鍵。量子糾錯是量子計算機實用化的核心門檻，超導量子比特的錯誤率必須壓到1%以下，才能進入越糾越對的狀態。低于這條線，增加量子比特數量才能降低錯誤，高于這條線，加的比特越多，錯誤堆得越多。谷歌2024年底剛第一次跨過這條線，Qolab的工藝還得繼續往這個目標推進。

馬丁尼斯把3年目標拆成了三段推進，頭半年先證明新工藝的數據是穩定可靠的，接下來用一年多時間跑通晶圓級工藝，做到單片晶圓能產出數千個量子比特，最后一年沖刺百萬量子比特級別的系統原型。節奏拉得非常慢，但也不是憑空畫餅。他的核心邏輯就是不用從零開始建潔凈室，直接復用現有成熟的半導體產線，相當于站在現成的工業體系上起跑，不用自己一磚一瓦打地基。

有一點得實話實說，現在低溫量子系統的制冷機，還是離不開稀土磁體。所以馬丁尼斯說的無稀土，其實是大幅降低稀土依賴，不是徹底完全不用。這點算不上致命缺陷，但確實是沒法回避的現實。不過換個角度看，這件事的意義早就不只是繞開稀土了。

如果量子計算機真能用上工業級的制造邏輯，成本降到一千萬美元一臺的量級，那新藥研發、材料模擬這些領域都會被徹底打開，整個行業都會被顛覆。應用材料愿意投錢進來，也不只是為了投資回報，更是提前鎖定量子芯片制造的設備標準，這個卡位的價值，可比賺點分紅值錢多了。

馬丁尼斯說自己是堅定的樂觀主義者，狠話已經放出來了，三年之后我們就能見分曉，看他能不能兌現這個賭注。

參考資料：參考消息 美國諾獎得主稱三年內將研發出不依賴中國稀土的低成本量子計算機