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今年11月，刚刚获得诺贝尔物理学奖的约翰·M·马蒂尼斯（John M. Martinis）宣布，与HPE及多家半导体与量子技术公司共同发起“量子扩展联盟”（Quantum Scaling Alliance），目标是研制可规模化量产的实用量子超级计算机，而非停留在实验室阶段的一次性原型机。该联盟试图把几十年来在超导量子电路上的基础研究成果，转化为可复制、可工程化的计算基础设施，为未来量子算力成为通用资源提前铺设产业道路。
一、联盟架构与技术分工：从单点研发走向产业协同
与IBM、微软、谷歌等公司内部自建的量子计算平台相比，此次量子扩展联盟在一开始就采取跨企业、跨环节的合作模式。联盟目前由八家机构构成：HPE负责量子与高性能计算系统的总体集成与软件栈，Applied Materials提供材料工程与晶圆制造工艺，Synopsys贡献电子设计自动化工具与半导体IP，Qolab聚焦量子比特与电路设计，1QBit与Riverlane专长于容错量子纠错设计与资源估算，Quantum Machines提供量子—经典混合控制系统，威斯康星大学负责算法与基准测试。
马蒂尼斯在接受采访时指出，以往量子芯片往往在科研机构的小规模洁净室中以“手工艺式”的方式生产，每批样品数量有限、均一性不足，难以支撑持续扩展和系统级可靠性要求。他认为，是时候将量子芯片生产“切换到专业工业模式”，充分利用当今高度成熟的半导体制造与测试工具链。从联盟成员构成可见，其核心任务并非再做一台“演示性量子计算机”，而是设计出可以在主流晶圆厂重复制造、并能与大型经典计算系统标准化互联的量子处理单元和整机架构。
对HPE而言，量子扩展联盟是其高性能计算与网络业务的一次前瞻布局。HPE在公告中强调，长期可持续的量子计算体系必须与现有超级计算机和高速互联深度融合，在药物发现、材料设计、复杂优化以及安全计算等领域形成“经典计算负责大规模数据管理与预处理，量子处理器承担特定子任务求解”的协同分工。这意味着联盟将从一开始就以混合体系为目标设计软硬件接口，而不是把量子计算机视作完全独立的孤立设备。
二、量子扩展的工程内涵：从演示芯片到可量产系统
在技术层面，所谓“量子扩展”既包括量子比特数量的提升，也涵盖制程可重复性、控制系统规模化以及量子纠错能力的整体跃升。HPE量子团队负责人莫赫塞尼（Masoud Mohseni）指出，人们常以为从几百个量子比特扩大到几千、几百万个，只是“多造一些芯片”即可，实际上每一个数量级的扩展都带来全新的工程问题，包括器件良率、封装互连、热管理、控制电子学带宽和噪声等方面的挑战。
量子扩展联盟选择的切入点，是把原本离散的研究环节系统化：在芯片层面，借助Applied Materials的工艺设备与Synopsys的设计工具，将超导量子电路纳入标准化版图设计与量产流程，尽量减少器件间性能差异；在系统层面，由Quantum Machines与HPE共同规划量子控制、读出与经典高性能计算节点之间的互联结构，使误差校正等关键功能可以在靠近量子芯片的位置高效完成；在算法与软件层面，1QBit、Riverlane和威斯康星大学负责开发适合工程实现的纠错码、编译工具与基准测试协议，为今后评估不同硬件方案提供统一标尺。
从更宏观的产业视角看，量子扩展联盟的出现，与近期谷歌量子团队在“可验证量子优势”上的新进展形成呼应。2025年10月，谷歌宣布其新一代超导量子芯片Willow在105个量子比特上成功运行“量子回声”（Quantum Echoes）算法，在特定核磁共振建模任务上相对于世界最快超级计算机的最佳经典算法实现约一万三千倍的速度提升，并通过与经典模拟和物理实验的比对证明结果可验证。这一成果展示了当前超导量子硬件在中等规模物理比特层面已经具备解决部分实际问题的潜力，但距离需要数百万逻辑比特的容错级量子超级计算机仍有几个数量级的差距。
值得注意的是，Willow芯片所依托的正是诺奖得主们在超导量子电路上的早期工作。相关报道指出，克拉克、德沃雷和马蒂尼斯关于宏观量子隧穿和能级量子化的实验，直接催生了现代超导量子比特的设计理念，并通过多代芯片演化最终体现在Willow等系统中。在这种意义上，马蒂尼斯如今推动的量子扩展联盟，可以被视作以产业组织形态延伸这一技术路线的下一阶段，意在把单一实验室的突破，转变为整个半导体与高性能计算生态共同参与的大型工程。
三、对全球量子计算格局的影响与潜在挑战
量子扩展联盟的成立，对全球量子计算竞争格局释放出至少三方面信号。其一，量子计算正在从单一企业主导的“垂直集成模式”，逐渐向面向产业链的“横向协同模式”演化。联盟将设备商、EDA提供者、算法公司和系统集成商绑定在统一目标之下，尝试通过开放协作形成事实上的工艺与接口标准，从而为未来更大规模的生态参与者预留空间。
其二，量子与经典计算的关系被更明确地界定为长期共生而非短期替代。HPE在多份材料中强调，真正可用的量子超级计算机必须与现有超级计算中心协同运行，通过高带宽互联和合理的任务分配架构，把量子处理单元嵌入现有科研与工业工作流之中，而不是构建一套完全平行的计算体系。这将对未来高性能计算机房的设计、电源与冷却系统布局、软件平台演进乃至科研组织方式产生深远影响。
其三，联盟进一步凸显了基础研究与工程放大的深度交织。一方面，以Willow芯片和量子回声算法为代表的前沿实验表明，量子设备已经能够在部分特定任务上展现出相对于经典计算的明显优势；另一方面，莫赫塞尼等人一再提醒，真正实现容错级量子超级计算机，仍需在器件工艺、纠错体系、系统稳定性和成本控制等方面跨越多道门槛，每一道扩展都不是线性外推，而是全新工程阶段。
未来，这一联盟能否达成“可量产量子超级计算机”的宏大目标，仍取决于多个外部条件：资本和人才投入的持续性，国际产业合作与技术管制环境的变化，以及各国政府在标准制定、基础设施投资和安全监管方面的政策取向。然而，无论结果如何，马蒂尼斯以诺奖得主身份拉动HPE及半导体产业链共同押注量子扩展，已经标志着量子计算发展进入新的阶段：从证明“量子计算可以做什么”，转向系统思考“怎样把量子计算做成一种可复制、可部署、可治理的基础设施”。在这一进程中，量子扩展联盟既是工程项目，也是新的全球技术秩序试验场。
参考文献：
[1]Stephen Nellis.Nobel winner, HPE and chip industry firms team up to make a practical quantum supercomputer[EB/OL].(2025-11-10).https://www.reuters.com/technology/nobel-winner-hpe-chip-industry-firms-team-up-make-practical-quantum-2025-11-10/.
[2]HPE and partners launch Quantum Scaling Alliance to accelerate quantum computing breakthroughs[EB/OL].(2025-11-10).https://www.hpe.com/us/en/newsroom/press-release/2025/11/hpe-and-partners-launch-quantum-scaling-alliance-to-accelerate-quantum-computing-breakthroughs.html.
[3]Yu Chen,Michel Devoret. Our quantum hardware: the engine for verifiable quantum advantage[EB/OL].(2025-10-22).https://blog.google/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/.
[4]HPE and Partners Launch Quantum Scaling Alliance to Accelerate Quantum Computing Breakthroughs[EB/OL].(2025-11-10).https://www.businesswire.com/news/home/20251110012469/en/HPE-and-Partners-Launch-Quantum-Scaling-Alliance-to-Accelerate-Quantum-Computing-Breakthroughs.
