近日,，國內(nèi)首臺模塊化離子阱量子計算工程機“天算1號”已問世,，該工程機由啟科量子研制。天算1號通過總體設(shè)計和集成開發(fā),，完成量子計算機的系統(tǒng)模塊化、操作便捷化,。支持量子開發(fā)人員通過編程完成操控,，實現(xiàn)量子計算機走出物理實驗室，加快離子阱量子計算機商用化進程,。

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在研發(fā)人員的引導與講解中,，記者參觀了天算1號。它采用集成一體化測控界面,，通過該界面完成所有設(shè)備的操控,。天算1號到底具有怎樣的“特異”功能呢？一起來揭開它的神秘面紗,。

圖 天算1號工程機外觀

據(jù)啟科量子計算研發(fā)副總裁韓琢介紹,，天算1號主要由四個系統(tǒng)組成，包括離子阱系統(tǒng),、工作環(huán)境系統(tǒng),、光學系統(tǒng)和測控系統(tǒng)。它采用鐿（Yb 171）離子作為量子比特,，這種稀土金屬在我國便有產(chǎn)出,，不易被國外“卡脖子”。經(jīng)過離化的鐿離子被囚禁在空間電場中,，利用低溫真空等環(huán)境保障使離子長時間處于穩(wěn)定狀態(tài),，再通過激光實現(xiàn)對囚禁離子超精細結(jié)構(gòu)能級的操縱，從而實現(xiàn)量子計算,。

韓琢表示：“量子計算的工程化和實驗室成果完全是兩個級別的難度,，其工程化難度主要體現(xiàn)在精確化、小型化、集成化及大量特殊器件定制等,。為了滿足未來商業(yè)化的需求,，啟科量子在天算1號在研制過程中投入了大量人力和物力用于設(shè)計、試錯,、試驗等,。”他還向記者介紹了天算1號的幾大亮點：

研發(fā)工程化

由于離子阱量子計算機的研發(fā)人員需要具有交叉學科技術(shù)儲備,，而目前國內(nèi)外這類復合型人才非常短缺,。啟科量子在天算1號的整體設(shè)計上將離子阱量子計算工程機分為四大系統(tǒng)，使每個系統(tǒng)以單一學科技術(shù)的研發(fā)人員為主進行研發(fā),，從而大大降低了量子計算研發(fā)人員的技術(shù)門檻,。

測控集成化

啟科量子的研發(fā)團隊將離子阱量子計算所需的激光控制、工作環(huán)境控制,、設(shè)備控制,、過程控制整體集成在一套控制系統(tǒng)中，并通過對儀器進行板卡化設(shè)計,，從而使測控系統(tǒng)的體積大大縮小,、成本降低、控制精度的穩(wěn)定性提高等,。

設(shè)計模塊化

由于目前科研實驗室的量子計算工程機都存在裝配難度大的問題,，為實現(xiàn)便捷的工程化安裝，啟科量子的科研團隊對本工程機的四大系統(tǒng)分別進行了模塊化設(shè)計,。而各個模塊通過插箱方式實現(xiàn)了與整機系統(tǒng)上的互聯(lián),，極大提升了模塊更換的靈活性，便于模塊的迭代升級,。

操作便捷化

本工程機采用人機交互界面設(shè)計,，對每個系統(tǒng)智能化控制，大大降低了量子計算機的操作復雜性,，使過去只能在專業(yè)原子物理實驗室完成的實驗操作化繁為簡,，拓寬了離子阱量子計算機的使用范圍。

最后,，韓琢向記者介紹啟科量子下一階段重點研究的方向時表示：“啟科量子將在天算1號的基礎(chǔ)上,，進一步著力發(fā)展以“離子-光子”糾纏為基礎(chǔ)的分布式技術(shù)，實現(xiàn)多臺量子計算機組網(wǎng),，發(fā)揮優(yōu)勢實現(xiàn)數(shù)千量子比特的分布式運算,，并在可見的未來實現(xiàn)分布式量子計算網(wǎng)絡，使得利用百萬級別的量子比特來實現(xiàn)通用量子計算成為可能,?！北敬伟l(fā)布的天算1號是啟科量子在量子計算工程化方面取得的重大突破,，將為日后研制分布式離子阱量子計算機打下了堅實的基礎(chǔ)。

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