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近日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)模塊化離子阱量子計(jì)算工程機(jī)發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)原子型量子計(jì)算機(jī)邁出了從關(guān)鍵技術(shù)突破、實(shí)驗(yàn)室研發(fā)、原理樣機(jī)研制到產(chǎn)品工程化的關(guān)鍵一步，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的空白。

量子計(jì)算工程機(jī)是指將各分立系統(tǒng)通過總體設(shè)計(jì)和集成開發(fā)，完成量子計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)模塊化、操作便捷化，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)走出物理實(shí)驗(yàn)室，并能由量子程序開發(fā)人員獨(dú)立完成操控的量子計(jì)算設(shè)備。此次發(fā)布的國(guó)內(nèi)首臺(tái)模塊化離子阱量子計(jì)算工程機(jī)名為1.0（中文簡(jiǎn)稱“天算1號(hào)”），由啟科量子公司研發(fā)，綜合工程化能力達(dá)到國(guó)際水平，已通過國(guó)內(nèi)量子信息、原子物理、光電子學(xué)等領(lǐng)域知名專家的權(quán)威評(píng)審。

天算1號(hào)工程機(jī)外觀

據(jù)悉，啟科量子在前期已經(jīng)推出了自主研發(fā)的ARTIQ架構(gòu)量子測(cè)控系統(tǒng)、低溫離子阱模塊化封裝產(chǎn)品、離子阱低溫真空系統(tǒng)等系列產(chǎn)品，這一系列工程化產(chǎn)品為整機(jī)工程化打下了良好的基礎(chǔ)。

天算1號(hào)由離子阱系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、工作環(huán)境系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)四大系統(tǒng)組成，通過模塊-系統(tǒng)-整機(jī)設(shè)計(jì)的方法完成量子計(jì)算整機(jī)，實(shí)現(xiàn)離子阱量子計(jì)算機(jī)硬件工程化、操作界面智能化。其中，離子阱系統(tǒng)提供離子源并實(shí)現(xiàn)對(duì)離子囚禁，光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)離子冷卻以及量子態(tài)操控，工作環(huán)境系統(tǒng)主要是提供超高真空環(huán)境以減少背景氣體分子對(duì)離子的碰撞，測(cè)控系統(tǒng)通過指令時(shí)序調(diào)節(jié)電壓、激光等參數(shù)以實(shí)現(xiàn)計(jì)算的主要步驟。

量子計(jì)算是信息時(shí)代的算力“核武器”，是關(guān)鍵基礎(chǔ)性前沿技術(shù)，也是各國(guó)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。啟科量子相關(guān)負(fù)責(zé)人表示“目前我國(guó)量子計(jì)算研發(fā)已躋身國(guó)際第一陣營(yíng)，并推出了一系列令人矚目的成果，但我國(guó)量子計(jì)算的工程化成果極其有限，研發(fā)自主可控的量子計(jì)算工程機(jī)刻不容緩?！?/p>

科研人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

啟科量子核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)在量子計(jì)算領(lǐng)域擁有近20年的研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并聚攏了行業(yè)優(yōu)秀人才，此次工程機(jī)的研發(fā)人員來自中科院、北京大學(xué)、中山大學(xué)等權(quán)威研發(fā)機(jī)構(gòu)和高校，以及來自多個(gè)知名企業(yè)的資深工程專家，打造了一支具有“光學(xué)+機(jī)械+電子+測(cè)控+量子物理”技術(shù)的全能團(tuán)隊(duì)，保障了關(guān)鍵核心技術(shù)的自主研發(fā)，如離子阱系統(tǒng)中的刀片阱和原子發(fā)生裝置、超低溫真空系統(tǒng)等。值得一提的是，天算1號(hào)采用的Yb（鐿）171離子天然量子比特，是我國(guó)特有的重稀土金屬，對(duì)離子阱量子計(jì)算機(jī)全產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控意義重大。

縱觀全球范圍內(nèi)的量子計(jì)算企業(yè)，有的專注于硬件研發(fā)，如歐洲量子計(jì)算機(jī)硬件企業(yè)IQM Finland Oy（IQM）;有的專注于軟件開發(fā)，如以色列量子計(jì)算軟件開發(fā)商Classiq Technologies；也有的公司開發(fā)包括軟件和硬件在內(nèi)的全棧量子計(jì)算產(chǎn)品，啟科量子就是這樣一家公司。啟科量子自2020年啟動(dòng)了分布式離子阱量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，并不斷完善量子編程語言、量子云、量子算法庫、量子應(yīng)用等各系統(tǒng)研發(fā)。啟科量子已經(jīng)建立了離子阱量子計(jì)算機(jī)模型，也是國(guó)內(nèi)首個(gè)將量子計(jì)算與PKS信創(chuàng)體系融合的量子公司，目前在量子金融應(yīng)用方面已取得不錯(cuò)的成果。

據(jù)透露，啟科量子將在天算1號(hào)的基礎(chǔ)上，著力發(fā)展以“離子-光子“糾纏為基礎(chǔ)的分布式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)百邏輯比特的分布式運(yùn)算，打造我國(guó)自主高性能離子阱量子計(jì)算機(jī)。