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500 ！“骁鸿”刷新中国超导量子芯片比特数纪录

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发布时间：2024-04-29
 
4月25日，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）宣布，向国盾量子交付了一款504比特超导量子计算芯片“骁鸿”，用于验证国盾量子自主研制的千比特测控系统。
 
此款芯片刷新了国内超导量子比特数量的纪录，后续还计划通过中电信量子集团的“天衍”量子计算云平台等向全球开放。
504比特超导量子计算芯片“骁鸿”。中国科学院量子信息与量子科技创新研究院供图
测控系统和量子计算芯片是量子计算机的核心硬件。其中，测控系统需要和量子计算芯片交互，实现信号的精确生成、传输和处理，会极大地影响量子计算机整体性能。为了验证大规模测控系统的整体性能及各项指标，最直接的方式是定制专用芯片进行全面系统性的测试。为此，量子创新院定制研发了504比特量子计算芯片“骁鸿”。得益于量子创新院在超导量子计算芯片方面优秀的研发、加工能力，这枚定制芯片在集成超过500比特的同时，量子比特的寿命、门保真度、门深度、读取保真度等关键指标，有望达到IBM等国际主流量子计算云平台的芯片性能，可以充分满足千比特测控系统验证的需求。
 
国产量子芯片取得技术进步，这是一个备受瞩目的科技进展。对此，相关三方面都表了态。量子创新院研究员龚明强调，“骁鸿”芯片的主要目的，是为了推动大规模量子计算测控系统的发展，更多考虑的是通过集成更多的比特数和实现各单项指标，来满足测控系统验证的需求。刷新中国量子比特数纪录的“骁鸿”，综合性能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，不具备实现“量子计算优越性”的能力。
 
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。新测控系统集成度较上一代产品提升10倍以上，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了成本。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。
 
在量子计算领域，中电信量子集团推出的“天衍”量子计算云平台，基于电信天翼云“国云”优势，已实现“天翼云”超算能力和176量子比特超导量子计算能力的融合。下一步，中电信量子集团将联合国盾量子，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，开放给全球用户使用。“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。
 
“研发这枚芯片不算难”，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”科学应用系统总师、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院教授、中电信量子集团及国盾量子首席科学家彭承志坦言，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。
 
量子比特数是衡量量子计算机性能的重要指标之一。一旦量子比特数达到50以上，就能在处理某些特定问题时展现超越现有最强的经典计算机的运算能力，即“量子优越性”。目前全球仅有4台量子计算机实现了“量子计算优越性”里程碑，其中，中国的“祖冲之”和“九章”就占据两席，另外两席是美国谷歌的“悬铃木”和美加合作的“北极光”。
 
然而，影响量子计算机性能的不仅仅是比特数量，其它因素还包括用于计算的量子操作中的错误率、系统中量子比特之间的关联性和串扰以及执行操作的编译器的性能等等。这也就是拥有504比特的“骁鸿”尚比不上“祖冲之二号”的原因——考察量子计算的性能，光看比特数量还不能说明问题，要看综合指标。
 
彭教授表示，“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。”
 
现在，量子创新院超导量子计算团队正在研发1000+比特、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。
 
中国的量子科学家们已经立于世界前沿，他们遥望的是量子宇宙里更高更远的山峰。“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。”彭教授如是说。
 
 

 

盒叔说：中国在量子计算技术上的发展正以惊人的速度前进，从“九章二号”到“祖冲之二号”，再到今日的“骁鸿”芯片，每一个进步都坚实地推动了中国在全球量子计算竞赛中的地位。

 

这些技术成就不仅刷新了中国在超导量子比特数量上的记录，而且彰显了我们在量子计算硬件开发方面的强大实力。这种大规模芯片的研制成功，为验证和完善更复杂的千比特测控系统提供了关键的技术平台。随着“骁鸿”芯片性能指标的详细披露，我们将更全面地评估这些先进芯片的性能以及其在多种应用中的潜力。

 

更激动人心的是，未来这款芯片将通过量子计算云平台向全球开放。这不仅将加速量子计算技术在实际应用场景中的落地，还将推动量子计算生态的快速发展。

 

想象一下，未来全球的科研人员和企业通过云端访问这款高性能芯片，应对复杂的计算挑战——这无疑是一幅振奋人心的景象。

 

 

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