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近日，國內首臺模塊化離子阱量子計算工程機發布，標志著我國原子型量子計算機邁出了從關鍵技術突破、實驗室研發、原理樣機研制到產品工程化的關鍵一步，填補了我國在該領域的空白。
量子計算工程機是指將各分立系統通過總體設計和集成開發，完成量子計算機的系統模塊化、操作便捷化，實現量子計算機走出物理實驗室，并能由量子程序開發人員獨立完成操控的量子計算設備。此次發布的國內首臺模塊化離子阱量子計算工程機名為1.0（中文簡稱“天算1號”），由啟科量子公司研發，綜合工程化能力達到國際水平，已通過國內量子信息、原子物理、光電子學等領域知名專家的權威評審。
天算1號工程機外觀
據悉，啟科量子在前期已經推出了自主研發的ARTIQ架構量子測控系統、低溫離子阱模塊化封裝產品、離子阱低溫真空系統等系列產品，這一系列工程化產品為整機工程化打下了良好的基礎。
天算1號由離子阱系統、光學系統、工作環境系統和測控系統四大系統組成，通過模塊-系統-整機設計的方法完成量子計算整機，實現離子阱量子計算機硬件工程化、操作界面智能化。其中，離子阱系統提供離子源并實現對離子囚禁，光學系統實現對離子冷卻以及量子態操控，工作環境系統主要是提供超高真空環境以減少背景氣體分子對離子的碰撞，測控系統通過指令時序調節電壓、激光等參數以實現計算的主要步驟。
量子計算是信息時代的算力“核武器”，是關鍵基礎性前沿技術，也是各國戰略競爭的焦點之一。啟科量子相關負責人表示“目前我國量子計算研發已躋身國際第一陣營，并推出了一系列令人矚目的成果，但我國量子計算的工程化成果極其有限，研發自主可控的量子計算工程機刻不容緩。”
科研人員現場調試
啟科量子核心技術團隊在量子計算領域擁有近20年的研究與實踐經驗，并聚攏了行業優秀人才，此次工程機的研發人員來自中科院、北京大學、中山大學等權威研發機構和高校，以及來自多個知名企業的資深工程專家，打造了一支具有“光學+機械+電子+測控+量子物理”技術的全能團隊，保障了關鍵核心技術的自主研發，如離子阱系統中的刀片阱和原子發生裝置、超低溫真空系統等。值得一提的是，天算1號采用的Yb（鐿）171離子天然量子比特，是我國特有的重稀土金屬，對離子阱量子計算機全產業鏈的自主可控意義重大。
縱觀全球范圍內的量子計算企業，有的專注于硬件研發，如歐洲量子計算機硬件企業IQM Finland Oy（IQM）;有的專注于軟件開發，如以色列量子計算軟件開發商Classiq Technologies；也有的公司開發包括軟件和硬件在內的全棧量子計算產品，啟科量子就是這樣一家公司。啟科量子自2020年啟動了分布式離子阱量子計算機的研發，并不斷完善量子編程語言、量子云、量子算法庫、量子應用等各系統研發。啟科量子已經建立了離子阱量子計算機模型，也是國內首個將量子計算與PKS信創體系融合的量子公司，目前在量子金融應用方面已取得不錯的成果。
據透露，啟科量子將在天算1號的基礎上，著力發展以“離子-光子“糾纏為基礎的分布式技術，實現數百邏輯比特的分布式運算，打造我國自主高性能離子阱量子計算機。
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