國産量子晶片上新
作者／ IT時報記者郝俊慧
編輯／ 孫妍
國産量子資訊産業再次傳來好消息。
4月25日，國盾量子宣布，中國科學院量子資訊與量子科技創新研究院（以下簡稱量子創新院）向國盾量子傳遞了一款504比特的超導量子計算晶片“骁鴻”，該晶片不僅重新整理了國内超導量子比特數量的紀錄，今後其計算能力計劃通過中電信量子集團“天衍”量子計算雲平台向全球開放。
更令人期待的是，量子創新院教授、中電信量子集團及國盾量子首席科學家彭承志透露，量子創新院超導量子計算團隊正在研發1000+比特、品質高的超導量子計算晶片，向實作容錯量子計算進行攻堅。
8月測控系統将完成測試
“這枚定制晶片的主要目标是驗證國盾量子自主研制的千比特測控系統，”量子創新院副研究員梁福田在接受包括《IT時報》在内的媒體采訪時表示，盡管“骁鴻”與團隊此前創造量子糾纏數世界紀錄的“祖沖之二号”晶片尚有差距，不具備“量子計算優越性”的能力，但其核心作用在于推動大規模量子計算測控系統的發展。
一台超導量子計算機中的核心硬體是測控系統和量子計算晶片處理器，大體可類比經典計算機中的主機闆和CPU，測控系統向量子晶片處理器發号施令，處理器運算好再回傳給它。每路比特的計算，都需要有一路或幾路測控系統精密控制，實作信号的精确生成、傳輸和處理。
量子計算機雖然運算速度快、并行度高，但量子比特卻十分脆弱，哪怕與周圍環境發生極微弱的互相作用也會導緻它們發生改變，實體上被稱為“退相幹”效應。為了隔絕這些環境的影響且維持超導效應，超導量子需要在接近絕對零度下才能實作。但測控系統卻是普通室溫裝置，這意味着，測控系統要想精準測控一個量子比特，必須抑制宏觀世界裡的噪聲，找到并放大真實的比特資訊和測控信号，“這相當于在一個足球場上，你可以看到一粒沙礫的震動。”國盾量子雲平台負責人儲文皓告訴《IT時報》記者。
據國盾量子計算負責人王哲輝介紹，“骁鴻”晶片将在國盾量子千比特測控系統上進行單比特門、雙比特門、讀取操作及測控系統性能測試，測試工作預計在今年8月前完成。
據了解，相較第一代測控系統，第二代測控系統內建度提升10倍以上，每台機箱最大支援128路XY通道，320路Z通道和8路讀取放大PUMP通道，能夠在10個機箱規模下支援千比特超導量子計算。核心元器件使用國産化設計，在提升操控精度的同時大幅降低成本。
未來，國盾量子将面向萬比特規模，進一步研發适用于可糾錯量子計算機的新型測控系統。
“骁鴻”的難與不難
“研發這枚晶片不算難”，彭承志坦言，超導量子計算晶片可以複用較成熟的半導體晶片加工技術，在比特數量擴充上特别有優勢，“最困難的是如何讓量子比特的品質和數量同步提升，進而真正提升晶片的性能，更精密地調控大規模量子比特，這是國際主流科研團隊都在攻堅的。”
采訪中，國盾量子反複強調不能簡單以比特數來評判超導量子的算力。近半年來，全球量子資訊科技突破不斷。歲末年初，IBM推出一款名為Flamingo的1386+量子晶片，這是第一款使用遠端耦合的QPU，也是IBM展示使用三個連結連接配接的并行量子處理器。但IBM并未宣布已經實作“量子優越性”。
超導量子計算機所能實作的計算能力取決于比特數、保真度、相幹時間、門操作速度、連通性等多個因素。“量子計算是個漫長征程，要翻過很多高峰才能真正邁向實用，我們接下來要邁出的，才是更關鍵的一步。”彭承志表示。
雖然綜合性能和實作“量子優越性”的六邊形戰士“祖沖之二号”晶片尚有差距，但“骁鴻”的量子比特壽命、門保真度、門深度、讀取保真度等關鍵名額，已有望達到IBM等國際主流量子計算雲平台的晶片性能。
未來向全球提供量子雲服務
《IT時報》現場了解到，量子計算千比特測控系統和“骁鴻”測試完成後，今後還将依托“骁鴻”晶片研發量子計算整機，接入“天衍”量子計算雲平台後向全球開放。
“天衍”是中電信量子集團推出的、基于電信天翼雲“國雲”優勢，實作“天翼雲”超算能力和176量子比特超導量子計算能力融合的量子雲平台，可以基于超量混合雲架構，實作超算及量子計算任務的雲上混合排程。
“天衍”不僅重新整理了大陸雲平台的超導量子計算機比特數紀錄，也是國際首個在超導量子路線上具有實作量子優越性潛力、對外開放的量子計算雲平台。
“500+比特量子計算機的雲端接入，可以高效承載各領域使用者對有實用價值的問題和算法開展的研究，加速量子計算在實際場景中的應用，引領量子計算生态的快速發展。”中國科學技術大學博士、中電信量子集團副總經理王振表示。
排版／ 季嘉穎
圖檔／ 國盾量子
來源／《IT時報》公衆号vittimes