华为不再孤单！阿里推出“含光”芯片，创两项世界纪录

文 / 华商韬略 和正升 编辑/倪晨

目前超过百亿美元的云端芯片行业一直被外界所看好，并被认为是最有希望诞生第二个“英特尔”的市场。

但现在，这市场突然杀出了一个狠角色。

2019年9月25日，在2019年度的云栖大会上，阿里巴巴推出了全球最强的AI芯片——含光800。基于含光800的AI云服务在发布当天，已经同步上线了。

含光的典故来自《列子·汤问》，经国产武侠动漫《秦时明月》为人熟知， “含光”是上古三大神剑之一，含而不露，光而不耀，寓意含光芯片无形却强大的计算能力。

“含光”是一款云端AI芯片，主打推理，重点应用于视觉场景。

而阿里自研的AI芯片，是当之无愧的佼佼者。 含光800的问世创造了两项世界纪录。

首先，含光800的峰值性能为7.8万IPS（每秒能处理7.8万张照片）。而在此之前，业界最好的AI芯片只有1.5万 IPS，也就是说含光的芯片性能足足是第二名的5倍！

其次，含光800的能效比达500 IPS/W，而第二名只有150 IPS/W，不足含光的三分之一！

含光800的性能有多厉害？举个通俗点的例子，1颗含光800的算力相当于10颗GPU，这意味着只需要用原来十分之一的硬件，就能做完原来所有的事情。

比如，在城市大脑中实时处理杭州交通视频，需要40颗传统GPU，延时为0.3秒，而使用含光800仅需4颗，延时降至0.15秒。

比如拍立淘商品库每天新增10亿商品图片，使用传统GPU算力识别需要1小时，而使用含光800后可缩减至5分钟。 也就是说，在含光芯片的加持下，机器1分钟可识别两亿张照片！

但此次阿里推出芯片，并非其首次“跨界”，早在2014年时，马云就开始想：要不要做芯片，怎么做芯片。

当阿里决意做芯片后，进度堪称迅速。

2017年，阿里对外宣布成立达摩院之时，芯片就是达摩院成立之初就规划的重要研发方向之一。

2018年的云栖大会上，阿里就宣布成立一家独立运营的芯片公司——“平头哥半导体有限公司”。

“平头哥”是蜜獾的别称，是“世界上最无所畏惧的动物”，所谓生死看淡，不服就干的鼻祖就是平头哥。而这家公司，是基于阿里收购的中天微系统有限公司和达摩院自研芯片业务一起，整合成立的一家独立的芯片公司。

在一系列的努力下，如今创造世界纪录的芯片终于研发成功并投入实际应用了。

阿里巴巴集团首席技术官兼阿里云智能总裁张建锋介绍，含光800的研发采用了互联网公司的速度，从完成设计到流片只用了一年半的时间。

除了这款技惊四座的芯片外，“平头哥”已经于今年先后发布玄铁910和无剑SoC平台。

玄铁910号称目前业界性能最强的RISC-V架构芯片之一，未来可以应用于5G、人工智能、物联网、自动驾驶等众多领域。值得注意的是，这是一款抛弃了ARM架构的处理器。

此前，世界上所有的安卓系统，包括阿里自己推出的的YunOS系统，都绕不开无处不在的ARM架构，而玄铁910的推出，意味着国内 科技 公司终于另起炉灶，从芯片的底层进行革新了。

此外，平头哥还联合阿里另一家公司天猫精灵，推出采用玄铁架构的Tmall Genie plus TG6100N芯片，这款芯片将用于天猫精灵等产品中。

低成本高应用性、精简算法与存储、本地NLP以及信息安全性是TG6100N芯片的重要特点。

张建峰就曾表示： “在全球芯片领域，阿里巴巴是一个新人，玄铁和含光800是平头哥的万里长征第一步。 今天阿里巴巴有足够的能力去做传统硬件公司能做到的，包括他们不能做到的。我们有充分的信心，阿里巴巴今后会成为一家真正软硬件一体化的协同发展 科技 公司。”

随着平头哥崛起以及“含光”芯片的问世，我们有理由相信：华为在中国芯片领域，不再孤单了。

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近期，科学家获量子领域研究重大突破：首次实现按需读出量子比特，并将量子态保持超过5秒。

量子技术为许多技术应用带来了希望，比如建立防御黑客的通信网络，又例如能够加速发明新药的量子计算机。量子计算机运行的是能够存储量子信息的量子比特。

但科学家仍致力于研究如何轻松读取量子比特中保存的信息，以及增加量子信息的保存时间(即量子比特的相干时间，通常限于微秒或毫秒内)。

美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学研究人员在此类研究中取得两项重大突破：他们实现了按需读出量子比特，将量子态保持超过5秒，创下了最新世界纪录。此外，研究人员的量子比特由廉价且常用的碳化硅材料制成，这种材料可广泛应用于灯泡、电动 汽车 和高压电子设备中。相关成果近期发表在《科学进展》(Science Advances)上。

“增强一万倍的信号”

研究人员的第一个突破是使碳化硅的量子比特更容易读取。

每台计算机都需要一种方法来读取被编码成比特的信息。对于半导体量子比特，典型的读出方法是用激光寻址量子比特，并测量反射回来的光。但这个过程需要非常有效地检测光子。

研究人员使用精心设计的激光脉冲，根据量子比特的初始量子状态(0或1)，将单个电子添加到其量子比特中，然后用激光读取量子比特。

研究人员称，反射的光反映了电子是否存在，信号强度几乎增强了一万倍。论文第一作者、芝加哥大学研究生Elena Glen表示，“通过将脆弱的量子态转化成稳定的电子电荷，我们可以更容易地进行状态测量。通过信号增强，每次检查量子比特处于什么状态时，都能获得一个可靠的答案。这种类型的测量被称为‘单次读出’。有了它，我们可以解锁很多有用的量子技术。”

借助单次读出方法，科学家们还能使量子态尽可能持久，而以往，量子比特很容易因为环境噪声而丢失信息。

研究人员为此培养了高度纯化的碳化硅样品，以减少干扰其量子比特功能的背景噪声。然后通过对量子比特施加一系列微波脉冲，延长量子比特保存信息的时间。延长量子比特相干时间有重要的作用，例如未来量子计算机能处理非常复杂的 *** 作，或者量子传感器能检测到极其微小的信号。

“这些脉冲通过快速翻转量子态，将量子比特与噪声源和误差解耦，”论文共同第一作者Chris Anderson说，“每一次脉冲就像是在量子比特上按下了撤销按钮，消除了脉冲之间可能发生的任何错误。”

“量子态保持超5秒”

研究人员表示，目前量子态保持超过5秒的纪录，意味着在量子态被打乱之前可以执行超过1亿个量子 *** 作。

“在这样的时间尺度上保存量子信息非常罕见。”项目首席研究员、阿贡国家实验室高级科学家David Awschalom说，“5秒钟的时间足以将光速信号发送到月球并返回。即使在绕地球近40圈后，这种光仍能正确反映量子比特的状态，这为制造分布式量子互联网铺平了道路。”

研究人员认为，此次研究将碳化硅带到了量子通信平台的最前沿。由于碳化硅廉价且常用，很容易用于多种设备中，因此碳化硅材料有助于扩大量子网络规模。

科学家们还看到了这项研究的多种潜在应用。

“单次读出的能力开启了一个新的机遇：利用碳化硅量子比特发射的光来帮助开发未来的量子互联网，”Glen说，“像量子纠缠这样的基本 *** 作，一个量子态可以通过读取另一个量子态来了解，现在已经在碳化硅系统中实现了。”

研究人员基本完成了一个转换器，可以将量子态转换到电子领域。“我们希望创造对单个电子敏感的新一代器件，同时也容纳量子态。碳化硅能够做到这两点，这就是我们为什么认为它具有前途。”Anderson表示。

研究人员认为，通过创建一个可在普通电子设备中制造的量子比特系统，未来有望利用可扩展且具有成本效益的技术，为量子领域的创新开辟一条新途径。

中科院量子信息重点实验室郭国平教授半导体量子芯片研究组及其合作者又破世界纪录，通过实验成功实现世界上最快速量子逻辑门 *** 作，取得半导体量子芯片研究的重要突破。电荷量子比特门 *** 作速度可以较大范围的调节，达到GHz的频率；其次，电荷量子比特的制备、 *** 控和读取可以用全电学 *** 控来完成；最后，电子电荷自由度作为量子比特可以与现有信息处理技术兼容，并且可以利用先进的半导体工艺技术完成大面积的扩展和集成。

采用非掺杂GaAs和SiGe异质结进行新型双层结构量子点器件的设计和制备，减小电荷噪声的影响，排除核自旋的影响，延长量子比特的退相干时间，实现单电子电荷和自旋量子比特的制备、测量和 *** 控。新型量子点器件是继承传统量子点器件可集成性等优势的同时，又具有高迁移率、强稳定性的增强型量子点研究体系，是实现多量子比特耦合的基础。

基于非掺杂砷化镓异质结的电荷量子比特和基于非掺杂SiGe异质结的电子自旋量子比特研究都是相关研究中的新兴热门领域，特别是基于SiGe量子点的自旋量子比特由于其没有核自旋，具有较长的量子退相干时间。巧妙地将电荷量子比特超快特性与自旋量子比特的长相干特性融为一体，实现了“鱼”和“熊掌”的兼得。

实验结果表明，该新型量子比特在超快 *** 控速度方面与电荷量子比特类似，而其量子相干性方面，却比一般电荷编码量子比特提高近十倍。同时，该新型多电子轨道杂化实现量子比特编码和调控的方式具有很强的通用性，对探索半导体中极性声子和压电效应对量子相干特性的影响提供了新思路。

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