国内首台离子阱量子计算工程机发布,这四大亮点值得关注!

近日，国内首台模块化离子阱量子计算工程机“天算1号”已问世，该工程机由启科量子研制。天算1号通过总体设计和集成开发，完成量子计算机的系统模块化、操作便捷化。支持量子开发人员通过编程完成操控，实现量子计算机走出物理实验室，加快离子阱量子计算机商用化进程。

在研发人员的引导与讲解中，记者参观了天算1号。它采用集成一体化测控界面，通过该界面完成所有设备的操控。天算1号到底具有怎样的“特异”功能呢？一起来揭开它的神秘面纱。

图 天算1号工程机外观

据启科量子计算研发副总裁韩琢介绍，天算1号主要由四个系统组成，包括离子阱系统、工作环境系统、光学系统和测控系统。它采用镱（Yb 171）离子作为量子比特，这种稀土金属在我国便有产出，不易被国外“卡脖子”。经过离化的镱离子被囚禁在空间电场中，利用低温真空等环境保障使离子长时间处于稳定状态，再通过激光实现对囚禁离子超精细结构能级的操纵，从而实现量子计算。

韩琢表示：“量子计算的工程化和实验室成果完全是两个级别的难度，其工程化难度主要体现在精确化、小型化、集成化及大量特殊器件定制等。为了满足未来商业化的需求，启科量子在天算1号在研制过程中投入了大量人力和物力用于设计、试错、试验等。”他还向记者介绍了天算1号的几大亮点：

研发工程化

由于离子阱量子计算机的研发人员需要具有交叉学科技术储备，而目前国内外这类复合型人才非常短缺。启科量子在天算1号的整体设计上将离子阱量子计算工程机分为四大系统，使每个系统以单一学科技术的研发人员为主进行研发，从而大大降低了量子计算研发人员的技术门槛。

测控集成化

启科量子的研发团队将离子阱量子计算所需的激光控制、工作环境控制、设备控制、过程控制整体集成在一套控制系统中，并通过对仪器进行板卡化设计，从而使测控系统的体积大大缩小、成本降低、控制精度的稳定性提高等。

设计模块化

由于目前科研实验室的量子计算工程机都存在装配难度大的问题，为实现便捷的工程化安装，启科量子的科研团队对本工程机的四大系统分别进行了模块化设计。而各个模块通过插箱方式实现了与整机系统上的互联，极大提升了模块更换的灵活性，便于模块的迭代升级。

操作便捷化

本工程机采用人机交互界面设计，对每个系统智能化控制，大大降低了量子计算机的操作复杂性，使过去只能在专业原子物理实验室完成的实验操作化繁为简，拓宽了离子阱量子计算机的使用范围。

最后，韩琢向记者介绍启科量子下一阶段重点研究的方向时表示：“启科量子将在天算1号的基础上，进一步着力发展以“离子-光子”纠缠为基础的分布式技术，实现多台量子计算机组网，发挥优势实现数千量子比特的分布式运算，并在可见的未来实现分布式量子计算网络，使得利用百万级别的量子比特来实现通用量子计算成为可能。”本次发布的天算1号是启科量子在量子计算工程化方面取得的重大突破，将为日后研制分布式离子阱量子计算机打下了坚实的基础。