室温运行的量子芯片：光子革命始于玻璃

1. 序章：量子的黎明是玻璃色的晨曦

量子计算机被称为“改变世界的计算机”已经有一段时间了。然而，超导体和离子阱等现有平台需要极低温设备和复杂的真空系统，实用化成本过高的问题一直存在。

然而在2025年7月，以意大利米兰为中心的欧盟研究团队采用了在玻璃基板上直接写入光波导的激光写入技术，发布了光子量子芯片，情况发生了变化。承载量子比特（量子位）的不是电子或离子，而是**光子**。它在室温下运行，信号以光速传输，能量损失也极少。这正是宣布“黎明”的突破。phys.org

2. 什么是QLASS项目

推动这一突破的是由米兰理工大学（PoliMi）总括的QLASS（基于玻璃的光子集成电路量子项目）。来自意大利、法国、德国的大学、研究所、初创公司共11个研究机构集结，因欧盟研究与创新杂志《Horizon》的详细报道而一举成名。目标很简单——在2026年前实现基于玻璃的量子芯片的200模式以上的可重构光子量子处理器。phys.org

核心企业是意大利的初创公司Ephos。该公司刚刚从北约DIANA获得资助，并从欧美风投筹集了850万美元，在米兰郊区开设了世界首个专用玻璃量子芯片制造厂。reuters.com CEO Andrea Rocchetto表示，“玻璃是捕捉光子的最佳材料”。与硅相比，玻璃的光学损失低于十分之一，因其在室温下运行，无需冷冻机，电力使用量极低。

3. 技术核心：飞秒激光写入

Ephos引以为豪的独特技术是通过飞秒（10⁻¹⁵秒）激光在玻璃内部“直接写入”三维波导的方法。这是通过钛蓝宝石激光器局部调制折射率，雕刻出纳米级别的光路径，将光束困住。与传统的硅光子学受限于平面（2D）布线不同，玻璃可以在垂直方向上绘制自由曲线，实现3D布线。结果，从200模式→400模式的扩展理论上仅需更换掩膜即可实现。phys.org

通过与德国Pixel Photonics提供的SNSPD（超导纳米线单光子探测器）结合，目标是实现单光子的无损探测。此外，法国Unitary Foundation France正在开发开源量子SDK，蒙彼利埃大学小组负责锂离子电池的量子模拟。这种分工体制正是欧盟芯片法案提出的“欧洲内部供应链自给自足”的缩影。phys.org

4. 为什么选择玻璃——环境与成本的双重优势

• 节能：由于在室温下运行，无需超导芯片必需的稀释冷冻机（年电费超过1000万日元）。

• 低碳：玻璃制造据称可比硅前工序减少75%的CO₂排放量。wsj.com

• 良率：由于激光直接写入，大幅减少光刻工序，降低缺陷率。

• 成本：据Ephos称，每12英寸相当基板的制造成本是硅光子的三分之一。

此外，由于光子在室温下不易发生去相干，据报告可以减少20%以上的错误校正开销。尽管仍处于研究阶段，但推动实用量子优越性的材料已经齐备。

5. 工业应用：从电池设计到AI推理加速

1. 下一代电池模拟
   蒙彼利埃大学正在使用变分量子算法（VQA）解决锂扩散路径，挑战电解质的优化。据称在实验室实现的50模式光子芯片上，速度比经典方法快30倍（根据未公开的预印本）。

2. 药物开发
   利用单光子干涉的哈密顿编码，以picochem精度计算抗癌药候选分子的构象能量差。

3. AI加速器
   据估算，数学优化（QAOA）和线性代数（HHL算法）的能效比GPU高100倍。这直接关系到数据中心的脱碳化。wsj.com

6. 从社交媒体看“量子玻璃旋风”

“The QLASS project just secured €6 M from the EC to push photonic quantum chips made of glass. Europe is finally playing to its strengths! 🌍💡” ― The Quantum Insider@QuantumDaily (X)twitter.com

“Politecnico di Milano coordinates #QLASS to harness photon quantum properties. Proud to be part of this journey!” ― Politecnico di Milano 公式 (X)twitter.com

“Sviluppare un pc quantistico che funziona a temperatura ambiente: obiettivo QLASS.”（室温动作的量子PC是QLASS的目标） ― ANSA Scienza&Tecnica (X)twitter.com

“NATO-backed Ephos raises $8.5 M to build world’s first glass-based quantum photonic fab. The race just got brighter!” ― Quantum Insider@QuantumDaily (X)twitter.com

在社交媒体上，以“#PhotonicChips”“#ClimateTech”“#DeepTechEU”等标签的讨论日益活跃。特别是重视脱碳的年轻人中，有很多积极的声音，如“无冷冻机是神”“量子=生态的时代来了”，但也有“玻璃是否脆弱”的担忧。

7. 课题：扩展与标准化

最大的障碍是“单光子源和探测器的量产”。SNSPD目前仍需低温环境，因此开发室温SNSPD是紧迫任务。此外，量子应用需要算法层和硬件层的紧密结合，如果软件API的标准化滞后，生态系统将被分割。欧盟提出到2030年量子芯片出货量的20%在域内采购的目标，要实现这一目标，开源+专利池的双轮驱动是必不可少的。phys.org

8. 未来展望：光子×绿色×欧洲主导

随着欧盟芯片法案将量子领域纳入视野，光子量子成为同时满足“脱碳”和“供应链自立”这两个地缘政治议程的王牌。

如果QLASS在2026年完成200量子比特级别的演示机，欧洲首个量子加速超级计算机（由EuroHPC JU管辖）很可能会安装在米兰。目标是在完成后5年内达到1000量子比特，10年内达到100万量子比特的路线图，已经开始让现有的超导势力感到压力。

9. 尾声：玻璃中扩展的量子宇宙

如同1960年代硅成为电子学的霸主，2020年代后期——光与玻璃可能成为量子信息处理的基础。“破解量子密码”——这个口号绝非夸张。现在，被困在玻璃片中的微光，正成为解决人类巨大计算问题的钥匙。量子的未来，正在透明的玻璃中静静地增辉。