中國首顆500+比特超導量子計算芯片，來了！

4月25日，中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院（以下簡稱“量子創(chuàng)新院”）向國盾量子交付了一款504比特超導量子計算芯片“驍鴻”，用于驗證國盾量子自主研制的千比特測控系統(tǒng)。此款芯片刷新了國內(nèi)超導量子比特數(shù)量的紀錄，后續(xù)還計劃通過中電信量子集團的“天衍”量子計算云平臺等向全球開放。

504比特超導量子計算芯片“驍鴻”

測控系統(tǒng)和量子計算芯片是量子計算機的核心硬件。其中，測控系統(tǒng)需要和量子計算芯片交互，實現(xiàn)信號的精確生成、傳輸和處理，會極大地影響量子計算機整體性能。為了驗證大規(guī)模測控系統(tǒng)的整體性能及各項指標，最直接的方式是定制專用芯片進行全面系統(tǒng)性的測試。為此，量子創(chuàng)新院定制研發(fā)了504比特量子計算芯片“驍鴻”。得益于量子創(chuàng)新院在超導量子計算芯片方面優(yōu)秀的研發(fā)、加工能力，這枚定制芯片在集成超過500比特的同時，量子比特的壽命、門保真度、門深度、讀取保真度等關(guān)鍵指標，有望達到IBM等國際主流量子計算云平臺的芯片性能，可以充分滿足千比特測控系統(tǒng)驗證的需求。

量子創(chuàng)新院研究員龔明強調(diào)，“驍鴻”芯片的主要目的，是為了推動大規(guī)模量子計算測控系統(tǒng)的發(fā)展，更多考慮的是通過集成更多的比特數(shù)和實現(xiàn)各單項指標，來滿足測控系統(tǒng)驗證的需求。刷新中國量子比特數(shù)紀錄的“驍鴻”，綜合性能與團隊此前創(chuàng)造量子糾纏數(shù)世界紀錄的“祖沖之二號”芯片尚有差距，不具備實現(xiàn)“量子計算優(yōu)越性”的能力。

據(jù)國盾量子計算負責人王哲輝介紹，“驍鴻”芯片將在國盾量子千比特測控系統(tǒng)上進行單比特門、雙比特門、讀取操作及測控系統(tǒng)性能測試，測試工作預計在今年8月前完成。新測控系統(tǒng)集成度較上一代產(chǎn)品提升10倍以上，核心元器件使用國產(chǎn)化設(shè)計，在提升操控精度的同時大幅降低了成本。未來，國盾量子將面向萬比特規(guī)模，進一步研發(fā)適用于可糾錯量子計算機的新型測控系統(tǒng)。

在量子計算領(lǐng)域，中電信量子集團推出的“天衍”量子計算云平臺，基于電信天翼云“國云”優(yōu)勢，已實現(xiàn)“天翼云”超算能力和176量子比特超導量子計算能力的融合。下一步，中電信量子集團將聯(lián)合國盾量子，依托“驍鴻”芯片研發(fā)量子計算整機，接入“天衍”量子計算云平臺，開放給全球用戶使用。“500+比特量子計算機的云端接入，可以高效承載各領(lǐng)域用戶對有實用價值的問題和算法開展研究，加速量子計算在實際場景中的應用，引領(lǐng)量子計算生態(tài)的快速發(fā)展。”中國科學技術(shù)大學博士、中電信量子集團副總經(jīng)理王振表示。

“研發(fā)這枚芯片不算難”，量子創(chuàng)新院教授、中電信量子集團及國盾量子首席科學家彭承志坦言，超導量子計算芯片可以復用較成熟的半導體芯片加工技術(shù)，在比特數(shù)量擴展上特別有優(yōu)勢。“最困難的是如何讓量子比特的質(zhì)量和數(shù)量同步提升，從而真正提升芯片的性能，更精密地調(diào)控大規(guī)模量子比特，這是國際主流科研團隊都在攻堅的”。他表示，量子創(chuàng)新院超導量子計算團隊正在研發(fā)1000+比特、比特質(zhì)量高的超導量子計算芯片，向?qū)崿F(xiàn)容錯量子計算進行攻堅，“量子計算是個漫長征程，要翻過很多高峰才能真正邁向?qū)嵱茫覀兘酉聛硪~出的，才是更關(guān)鍵的一步”。

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