近日，本源超導(dǎo)量子計(jì)算云平臺(tái)正式上線，面向全球用戶提供基于真實(shí)量子計(jì)算設(shè)備的量子計(jì)算服務(wù)。本源量子云平臺(tái)基于本源量子自主研發(fā)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)——悟源，這也是國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工程化的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。
超越經(jīng)典計(jì)算的超導(dǎo)路徑
量子計(jì)算的概念自上世紀(jì)八十年代提出以來，就被譽(yù)為“大自然賦予人類的終極計(jì)算能力”，近年來更是成為世界各國(guó)爭(zhēng)相布局的前沿領(lǐng)域，IBM、谷歌、Intel等科技巨頭紛紛入局。超導(dǎo)物理體系的量子計(jì)算機(jī)憑借量子比特集成度與保真度良好、現(xiàn)有工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，成為目前國(guó)際主流的技術(shù)流派。IBM、谷歌等都將超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)作為主要研發(fā)方向，并在近年來連續(xù)取得突破性成果。
2019年1月，IBM推出全球首臺(tái)商用化的超導(dǎo)量子計(jì)算設(shè)備IBM Q SYSTEM ONE;同年9月，谷歌宣布使用53比特超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”，證明了量子計(jì)算機(jī)在特定問題上全面超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力。
工程化實(shí)現(xiàn)！量子計(jì)算進(jìn)階之路
量子計(jì)算的理論已經(jīng)過了嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)論證，但要真正發(fā)揮算力優(yōu)勢(shì)，賦能更多行業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工程化的量子計(jì)算是必由之路。2017年，IBM推出了5比特超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，并向普通用戶提供量子云服務(wù);2019年，IBM發(fā)布了全球首個(gè)商業(yè)化、高度集成的模塊化量子計(jì)算系統(tǒng)IBM Q SYSTEM ONE。通過這套工程化的量子計(jì)算系統(tǒng)，到2020年，IBM已在全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)部署了18臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，建立了多個(gè)量子計(jì)算研究中心。工程化飛快推動(dòng)著量子計(jì)算的研究進(jìn)展與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，今年9月，IBM宣布最新研制的量子計(jì)算機(jī)達(dá)到了64量子體積，性能比去年提高一倍。
我國(guó)量子計(jì)算的研究主要集中在高校與科研院所，研究導(dǎo)向與目的總體上以科研為主，對(duì)于量子計(jì)算的工程化實(shí)現(xiàn)關(guān)注不足。直到2017年9月，中國(guó)才誕生首家以量子計(jì)算研發(fā)應(yīng)用為主營(yíng)業(yè)務(wù)的商業(yè)公司——本源量子，這也宣告了中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的大幕正式拉開。
本源量子依托中科大中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在量子計(jì)算領(lǐng)域擁有十多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)積累，致力于實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算應(yīng)用落地。2018年，本源量子推出國(guó)內(nèi)首個(gè)集成化的量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，成為全球第三個(gè)制造出該系統(tǒng)的商業(yè)公司，解決了國(guó)產(chǎn)量子計(jì)算機(jī)工程化的關(guān)鍵難題。今年，更是推出了支持32比特量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，突破控制更高位數(shù)量子比特的技術(shù)瓶頸。
自成立以來，本源量子對(duì)標(biāo)IBM等國(guó)際巨頭，緊追國(guó)際先進(jìn)水平，在工程化實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)不斷提升研發(fā)與制造水平，終于在今年成功發(fā)布工程化超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)——悟源，并提供云服務(wù)。自此，中國(guó)也可以建設(shè)工程化的量子計(jì)算設(shè)備，為眾多潛在行業(yè)提供了探索量子計(jì)算的基礎(chǔ)條件。這對(duì)未來量子計(jì)算的落地與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重大意義。
3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)中國(guó)的“量子霸權(quán)”
超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“悟源”搭載了本源量子自主研發(fā)的超導(dǎo)6比特量子處理器——夸父KF C6-130。該量子處理器采用“本源初代”架構(gòu)，采取國(guó)際上成熟的一維鏈狀Xmon結(jié)構(gòu)超導(dǎo)量子比特設(shè)計(jì)。利用十字電容和約瑟夫森結(jié)構(gòu)建超導(dǎo)量子比特，通過“數(shù)據(jù)總線”實(shí)現(xiàn)一組超導(dǎo)量子比特的聯(lián)合讀取操作，近鄰之間通過電容耦合實(shí)現(xiàn)兩比特量子邏輯門。該處理器運(yùn)行、操控、讀取功能穩(wěn)定，保真度、相干時(shí)間等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
當(dāng)前，本源量子正在開發(fā)超導(dǎo)24比特量子處理器，采用更加先進(jìn)的超導(dǎo)空氣橋(Air Bridge)架構(gòu)。結(jié)合本源量子最新發(fā)布的32比特量子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，本源將在2021年底推出第二代60比特的悟源超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。
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