國內首臺離子阱量子計算工程機發(fā)布,這四大亮點(diǎn)值得關(guān)注!

近日，國內首臺模塊化離子阱量子計算工程機“天算1號”已問(wèn)世，該工程機由啟科量子研制。天算1號通過(guò)總體設計和集成開(kāi)發(fā)，完成量子計算機的系統模塊化、操作便捷化。支持量子開(kāi)發(fā)人員通過(guò)編程完成操控，實(shí)現量子計算機走出物理實(shí)驗室，加快離子阱量子計算機商用化進(jìn)程。

在研發(fā)人員的引導與講解中，記者參觀(guān)了天算1號。它采用集成一體化測控界面，通過(guò)該界面完成所有設備的操控。天算1號到底具有怎樣的“特異”功能呢？一起來(lái)揭開(kāi)它的神秘面紗。

圖 天算1號工程機外觀(guān)

據啟科量子計算研發(fā)副總裁韓琢介紹，天算1號主要由四個(gè)系統組成，包括離子阱系統、工作環(huán)境系統、光學(xué)系統和測控系統。它采用鐿（Yb 171）離子作為量子比特，這種稀土金屬在我國便有產(chǎn)出，不易被國外“卡脖子”。經(jīng)過(guò)離化的鐿離子被囚禁在空間電場(chǎng)中，利用低溫真空等環(huán)境保障使離子長(cháng)時(shí)間處于穩定狀態(tài)，再通過(guò)激光實(shí)現對囚禁離子超精細結構能級的操縱，從而實(shí)現量子計算。

韓琢表示：“量子計算的工程化和實(shí)驗室成果完全是兩個(gè)級別的難度，其工程化難度主要體現在精確化、小型化、集成化及大量特殊器件定制等。為了滿(mǎn)足未來(lái)商業(yè)化的需求，啟科量子在天算1號在研制過(guò)程中投入了大量人力和物力用于設計、試錯、試驗等?！彼€向記者介紹了天算1號的幾大亮點(diǎn)：

研發(fā)工程化

由于離子阱量子計算機的研發(fā)人員需要具有交叉學(xué)科技術(shù)儲備，而目前國內外這類(lèi)復合型人才非常短缺。啟科量子在天算1號的整體設計上將離子阱量子計算工程機分為四大系統，使每個(gè)系統以單一學(xué)科技術(shù)的研發(fā)人員為主進(jìn)行研發(fā)，從而大大降低了量子計算研發(fā)人員的技術(shù)門(mén)檻。

測控集成化

啟科量子的研發(fā)團隊將離子阱量子計算所需的激光控制、工作環(huán)境控制、設備控制、過(guò)程控制整體集成在一套控制系統中，并通過(guò)對儀器進(jìn)行板卡化設計，從而使測控系統的體積大大縮小、成本降低、控制精度的穩定性提高等。

設計模塊化

由于目前科研實(shí)驗室的量子計算工程機都存在裝配難度大的問(wèn)題，為實(shí)現便捷的工程化安裝，啟科量子的科研團隊對本工程機的四大系統分別進(jìn)行了模塊化設計。而各個(gè)模塊通過(guò)插箱方式實(shí)現了與整機系統上的互聯(lián)，極大提升了模塊更換的靈活性，便于模塊的迭代升級。

操作便捷化

本工程機采用人機交互界面設計，對每個(gè)系統智能化控制，大大降低了量子計算機的操作復雜性，使過(guò)去只能在專(zhuān)業(yè)原子物理實(shí)驗室完成的實(shí)驗操作化繁為簡(jiǎn)，拓寬了離子阱量子計算機的使用范圍。

最后，韓琢向記者介紹啟科量子下一階段重點(diǎn)研究的方向時(shí)表示：“啟科量子將在天算1號的基礎上，進(jìn)一步著(zhù)力發(fā)展以“離子-光子”糾纏為基礎的分布式技術(shù)，實(shí)現多臺量子計算機組網(wǎng)，發(fā)揮優(yōu)勢實(shí)現數千量子比特的分布式運算，并在可見(jiàn)的未來(lái)實(shí)現分布式量子計算網(wǎng)絡(luò )，使得利用百萬(wàn)級別的量子比特來(lái)實(shí)現通用量子計算成為可能?！北敬伟l(fā)布的天算1號是啟科量子在量子計算工程化方面取得的重大突破，將為日后研制分布式離子阱量子計算機打下了堅實(shí)的基礎。