国产500+比特超导量子芯片发布 1000+比特已在路上

国产量子芯片上新

作者／ IT时报记者郝俊慧

编辑／ 孙妍

国产量子信息产业再次传来好消息。

4月25日，国盾量子宣布，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院（以下简称量子创新院）向国盾量子交付了一款504比特的超导量子计算芯片“骁鸿”，该芯片不仅刷新了国内超导量子比特数量的纪录，今后其计算能力计划通过中电信量子集团“天衍”量子计算云平台向全球开放。

更令人期待的是，量子创新院教授、中电信量子集团及国盾量子首席科学家彭承志透露，量子创新院超导量子计算团队正在研发1000+比特、质量高的超导量子计算芯片，向实现容错量子计算进行攻坚。

8月测控系统将完成测试

“这枚定制芯片的主要目标是验证国盾量子自主研制的千比特测控系统，”量子创新院副研究员梁福田在接受包括《IT时报》在内的媒体采访时表示，尽管“骁鸿”与团队此前创造量子纠缠数世界纪录的“祖冲之二号”芯片尚有差距，不具备“量子计算优越性”的能力，但其核心作用在于推动大规模量子计算测控系统的发展。

一台超导量子计算机中的核心硬件是测控系统和量子计算芯片处理器，大体可类比经典计算机中的主板和CPU，测控系统向量子芯片处理器发号施令，处理器运算好再回传给它。每路比特的计算，都需要有一路或几路测控系统精密控制，实现信号的精确生成、传输和处理。

量子计算机虽然运算速度快、并行度高，但量子比特却十分脆弱，哪怕与周围环境发生极微弱的相互作用也会导致它们发生改变，物理上被称为“退相干”效应。为了隔绝这些环境的影响且维持超导效应，超导量子需要在接近绝对零度下才能实现。但测控系统却是普通室温设备，这意味着，测控系统要想精准测控一个量子比特，必须抑制宏观世界里的噪声，找到并放大真实的比特信息和测控信号，“这相当于在一个足球场上，你可以看到一粒沙砾的震动。”国盾量子云平台负责人储文皓告诉《IT时报》记者。

据国盾量子计算负责人王哲辉介绍，“骁鸿”芯片将在国盾量子千比特测控系统上进行单比特门、双比特门、读取操作及测控系统性能测试，测试工作预计在今年8月前完成。

据了解，相较第一代测控系统，第二代测控系统集成度提升10倍以上，每台机箱最大支持128路XY通道，320路Z通道和8路读取放大PUMP通道，能够在10个机箱规模下支持千比特超导量子计算。核心元器件使用国产化设计，在提升操控精度的同时大幅降低成本。

未来，国盾量子将面向万比特规模，进一步研发适用于可纠错量子计算机的新型测控系统。

“骁鸿”的难与不难

“研发这枚芯片不算难”，彭承志坦言，超导量子计算芯片可以复用较成熟的半导体芯片加工技术，在比特数量扩展上特别有优势，“最困难的是如何让量子比特的质量和数量同步提升，从而真正提升芯片的性能，更精密地调控大规模量子比特，这是国际主流科研团队都在攻坚的。”

采访中，国盾量子反复强调不能简单以比特数来评判超导量子的算力。近半年来，全球量子信息科技突破不断。岁末年初，IBM推出一款名为Flamingo的1386+量子芯片，这是第一款使用远程耦合的QPU，也是IBM展示使用三个链接连接的并行量子处理器。但IBM并未宣布已经实现“量子优越性”。

超导量子计算机所能实现的计算能力取决于比特数、保真度、相干时间、门操作速度、连通性等多个因素。“量子计算是个漫长征程，要翻过很多高峰才能真正迈向实用，我们接下来要迈出的，才是更关键的一步。”彭承志表示。

虽然综合性能和实现“量子优越性”的六边形战士“祖冲之二号”芯片尚有差距，但“骁鸿”的量子比特寿命、门保真度、门深度、读取保真度等关键指标，已有望达到IBM等国际主流量子计算云平台的芯片性能。

未来向全球提供量子云服务

《IT时报》现场了解到，量子计算千比特测控系统和“骁鸿”测试完成后，今后还将依托“骁鸿”芯片研发量子计算整机，接入“天衍”量子计算云平台后向全球开放。

“天衍”是中电信量子集团推出的、基于电信天翼云“国云”优势，实现“天翼云”超算能力和176量子比特超导量子计算能力融合的量子云平台，可以基于超量混合云架构，实现超算及量子计算任务的云上混合调度。

“天衍”不仅刷新了我国云平台的超导量子计算机比特数纪录，也是国际首个在超导量子路线上具有实现量子优越性潜力、对外开放的量子计算云平台。

“500+比特量子计算机的云端接入，可以高效承载各领域用户对有实用价值的问题和算法开展的研究，加速量子计算在实际场景中的应用，引领量子计算生态的快速发展。”中国科学技术大学博士、中电信量子集团副总经理王振表示。

排版／ 季嘉颖

图片／ 国盾量子

来源／《IT时报》公众号vittimes