啟科量子發布我國首臺離子阱量子計算工程機 離子阱技術從“跟跑”到“并跑”

　　近日,啟科量子發布我國首臺模塊化離子阱量子計算工程機“天算1號”。由國內量子信息、原子物理、光電子學等領域知名專家組成的評審組,對該工程機進行了嚴格評審,一致認為其綜合工程化水平已經進入國際先進行列。這標志著我國量子計算初創公司在原子型量子計算機的研發過程中,邁出了從關鍵技術突破、實驗室研發、原理樣機研制,進展到產品工程化的關鍵一步。

　　天算1號實現了離子阱量子計算機的硬件工程化和操作界面智能化。通過模塊-系統-整機設計的方案來實現模組組成的四大系統(工作環境系統、離子阱系統、光學系統、測控系統),再由四大系統組裝成整機;集成的智能界面降低了量子計算機的操作復雜性,從而拓寬了量子計算機的使用者范圍。

　　圖一:天算1號工程機外觀圖

　　美國科學家在20世紀90年代就在離子阱量子計算領域積累了豐富經驗,并于2012年獲得了諾貝爾物理學獎。近年來離子阱量子技術的初創公司,如IonQ、Quantinuum、AQT、Oxford Ionics等,在離子阱量子計算的實用化和商業應用方面取得了顯著的進展。而由于起步較晚和技術門檻高等諸多因素,中國的離子阱技術在國際上長期處于“跟跑”地位。目前科研力量主要集中在各大高校和科研院所,雖然也取得了一定成果,但工程化和產業化發展緩慢,技術迭代速度與國際同行仍有差距。

　　啟科量子成立于2019年,是中國和亞洲首家致力于離子阱量子計算研發和應用的公司。啟科量子的發展標志著國內離子阱量子計算正式從科研走向商業化運營。自成立以來,啟科量子以分布式離子阱量子計算技術路線為引領,在離子阱量子計算硬件工程化開發、量子算法開發及量子云生態體系建設等方面穩步推進,取得了多項重大進展。此次發布的天算1號首次在國內實現了模塊化設計和集成化操控的離子阱量子計算工程機。

　　天算1號采用超低溫真空技術打造離子阱工作環境系統,提高了長鏈離子的囚禁時間和相干時間,保障了離子囚禁穩定性和可操作性。光學系統采用模塊化設計,將獨立功能模塊進行集成,模塊之間通過光纖跳線連接,在單獨模塊替換時不影響整體運行,便于后期將獨立模塊小型化和工程化。一體化設計不僅減少空氣流動造成的干擾,還極大提升了對外界電磁場的屏蔽性,所有這些措施整體提升了量子計算機抵抗外部噪音的魯棒性,也進一步提高量子計算保真度。該工程機采用集成化測控,所有儀器設備的操控可以通過統一測控系統完成,智能便捷,也為未來接入經典-量子混合云算力奠定了基礎。這些工程實踐標志著國內的離子阱技術正開始與國際發展“并跑”。

　　啟科量子計算研發副總裁韓琢向記者透露,近年來,啟科量子通過自主研發,連續發布了一系列離子阱的工程化產品,包括測控系統

　　展望未來,啟科量子將在工程機天算1號的基礎上,進一步著力發展以“離子-光子”糾纏為基礎的分布式技術,實現多臺量子計算機組網,發揮優勢實現數千量子比特的分布式運算,并在可見的未來實現分布式量子計算網絡,使得利用百萬級別的量子比特來實現通用量子計算成為可能。