9月18日消息（九九）目測(cè)30平方米的量子實(shí)驗(yàn)室，造價(jià)約3000萬(wàn)元。離子阱囚禁艙體、光控模塊與電控模塊等高精尖部件組成的離子阱試驗(yàn)裝置，具象化地呈現(xiàn)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室中。

中國(guó)移動(dòng)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室

這就是中國(guó)移動(dòng)最新發(fā)布的“無(wú)極一號(hào)”離子阱試驗(yàn)裝置。該裝置通過(guò)低溫真空腔體囚禁二維離子晶格，利用高性能窄線寬激光對(duì)離子進(jìn)行選擇與調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)量子態(tài)制備、量子態(tài)操控與量子態(tài)測(cè)量等完整的量子計(jì)算功能。

“無(wú)極一號(hào)”離子阱囚禁艙體

量子科技捷報(bào)頻傳，但仍道阻且長(zhǎng)

2025年是量子力學(xué)誕生100周年，也是聯(lián)合國(guó)確定的“國(guó)際量子科學(xué)與技術(shù)年”。

近一年來(lái)，國(guó)內(nèi)外量子領(lǐng)域頻傳突破性進(jìn)展：薛其坤、段路明院士等頂尖科學(xué)家領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，在高溫超導(dǎo)材料、量子編碼與糾錯(cuò)、量子直接通信等關(guān)鍵領(lǐng)域拿下新成果；英偉達(dá)也重磅入局，不僅開源“庫(kù)達(dá)-Q”混合量子經(jīng)典計(jì)算平臺(tái)，還在前幾天投資離子阱初創(chuàng)企業(yè)Quantinuum，用實(shí)際行動(dòng)押注下一代量子計(jì)算技術(shù)革命。量子科技，正從技術(shù)突破期穩(wěn)步邁向加速發(fā)展期。

全球量子企業(yè)路線圖顯示，2030年主流技術(shù)路線有望實(shí)現(xiàn)千級(jí)至萬(wàn)級(jí)物理量子比特、上百級(jí)邏輯量子比特的規(guī)模，邏輯錯(cuò)誤率將達(dá)到10^(-5) ~10^(-6) 水平，可滿足特定領(lǐng)域、特定問(wèn)題上通用量子計(jì)算的應(yīng)用需求。

在9月16日中國(guó)移動(dòng)舉辦的量子科技前沿創(chuàng)新論壇上，國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、南方科技大學(xué)校長(zhǎng)薛其坤教授表示，量子計(jì)算是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革最重要的前沿領(lǐng)域之一，是當(dāng)前全球科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，特別是量子計(jì)算機(jī)的突破進(jìn)展，將會(huì)對(duì)人類產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。“通用量子計(jì)算機(jī)的研制挑戰(zhàn)人類最高智慧，具備糾錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)的誕生，將是另一個(gè)‘從算盤到計(jì)算機(jī)’的跨越。”

目前，這一領(lǐng)域正在以驚人的速度發(fā)展，中國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的投入也初見成效，目前在全球量子計(jì)算專利數(shù)量上位居世界前列，形成了從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用開發(fā)的全鏈條創(chuàng)新體系。

但他同時(shí)指出，量子比特的相干時(shí)間非常短，錯(cuò)誤率仍然是目前的主要瓶頸。另外，從1962年約瑟夫森效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，到超導(dǎo)量子比特晶體管的出現(xiàn)，把這樣一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)變成量子計(jì)算機(jī)的芯片方案，花了近40年的時(shí)間，到目前為止仍然沒有落地，這充分說(shuō)明，需要非常漫長(zhǎng)的基礎(chǔ)科研，才能把一個(gè)原理變成真正有可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

“無(wú)極一號(hào)”離子阱，支持100量子比特精準(zhǔn)操控

中國(guó)移動(dòng)量子核心攻關(guān)團(tuán)隊(duì)

中國(guó)移動(dòng)在量子科技領(lǐng)域設(shè)置3支團(tuán)隊(duì)，量子計(jì)算北京團(tuán)隊(duì)、量子計(jì)算蘇州團(tuán)隊(duì)和量子通信北京團(tuán)隊(duì)。

量子計(jì)算北京團(tuán)隊(duì)成員欒春陽(yáng)介紹，目前，離子阱量子計(jì)算與超導(dǎo)量子計(jì)算一起，被認(rèn)為是有望實(shí)現(xiàn)真正實(shí)用化的量子計(jì)算的兩種主流方案。

欒春陽(yáng)等發(fā)表在“科普中國(guó)”的文章指出，離子阱量子計(jì)算系統(tǒng)具有諸多獨(dú)有的性能優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是量子計(jì)算前沿研究中“得分王”的角色，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

較低的錯(cuò)誤率：離子被穩(wěn)定囚禁在超高真空的腔體內(nèi)，能夠有效地隔絕外界環(huán)境的干擾，并且能在激光場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)特定的量子操控。目前，離子阱量子計(jì)算系統(tǒng)分別創(chuàng)下最高保真度的單量子比特門（99.9999%）和最高保真度的雙量子比特門（99.94%）的世界紀(jì)錄；

高度的互聯(lián)性：得益于囚禁離子間的庫(kù)倫長(zhǎng)程相互作用，同一離子鏈中的不同離子在激光場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，能夠?qū)崿F(xiàn)彼此之間全連接的信息交互，從而極大地提升了并行算力；

超長(zhǎng)的退相干時(shí)間：采用特定的動(dòng)態(tài)解耦方案和協(xié)同冷卻技術(shù)，離子量子比特的量子特性能夠有效地與環(huán)境解耦，目前已經(jīng)創(chuàng)下最長(zhǎng)的單量子比特相干時(shí)間（5500秒）。

中國(guó)移動(dòng)副總經(jīng)理程建軍介紹，中國(guó)移動(dòng)自2019年起超前布局量子科技，牽頭承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)科研任務(wù)，積極開展有組織的科研，在量子計(jì)算和量子通信方面形成了系列攻關(guān)成果，例如混沌宙元系列量子計(jì)算科學(xué)裝置和量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以及日前發(fā)布的“無(wú)極一號(hào)”離子阱實(shí)驗(yàn)裝置。

據(jù)了解，“無(wú)極一號(hào)”支持100量子比特的精準(zhǔn)操控，在單比特保真度、雙比特保真度、初態(tài)制備與探測(cè)錯(cuò)誤率等關(guān)鍵指標(biāo)上，綜合性能達(dá)到業(yè)界一流水平，展現(xiàn)出我國(guó)在量子計(jì)算工程化與實(shí)用化方面的顯著進(jìn)展。

南北節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)，“五岳紀(jì)元”四算融合調(diào)度

在量子計(jì)算領(lǐng)域，“無(wú)極一號(hào)”離子阱裝置是中國(guó)移動(dòng)的北京節(jié)點(diǎn)，在蘇州節(jié)點(diǎn)，中國(guó)移動(dòng)量子計(jì)算蘇州團(tuán)隊(duì)打造了“混沌宙元”系列量子計(jì)算科學(xué)裝置。

該裝置聚焦軟硬件技術(shù)突破，重點(diǎn)面向高校和科研機(jī)構(gòu)，首先構(gòu)建以20比特超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)、100比特相干光量子計(jì)算機(jī)、20比特離子阱量子計(jì)算機(jī)和10比特中性原子量子計(jì)算機(jī)為基座的量子計(jì)算科研環(huán)境，后續(xù)還將構(gòu)建融合量子數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和經(jīng)典數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，匹配通用量子計(jì)算操作系統(tǒng)、量子-經(jīng)典融合計(jì)算系統(tǒng)、量子數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)、量子網(wǎng)絡(luò)的完整量子信息科研環(huán)境。

此外，中國(guó)移動(dòng)還打造了“五岳紀(jì)元”量子計(jì)算云平臺(tái)，并網(wǎng)4種技術(shù)路線量子計(jì)算機(jī)，總規(guī)模達(dá)1310量子比特，可實(shí)現(xiàn)通、智、超、量四算融合調(diào)度，成為首個(gè)入駐科技部國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)的量子云平臺(tái)。

后續(xù)，“無(wú)極一號(hào)”離子阱量子計(jì)算裝置也將統(tǒng)一接入中國(guó)移動(dòng)“五岳紀(jì)元”量子計(jì)算云平臺(tái)。

“量通智”融合，加速量子科技產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

中國(guó)移動(dòng)提出，量子計(jì)算、6G網(wǎng)絡(luò)、人工智能相互融合賦能成為信息技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)，帶來(lái)技術(shù)變革新機(jī)遇。量子計(jì)算賦能6G網(wǎng)絡(luò)（Q4Net）、人工智能賦能量子計(jì)算（AI4Q）是當(dāng)前探索賦能關(guān)系的兩大重點(diǎn)。

一方面，以軟強(qiáng)硬，突破規(guī)模和保真度瓶頸，提升系統(tǒng)整體性能。提升量子計(jì)算單機(jī)的規(guī)模與質(zhì)量，探索多機(jī)互聯(lián)技術(shù)，利用AI技術(shù)賦能量子計(jì)算的軟硬件研發(fā)，全面提升硬件性能與軟件效率。

另一方面，以用促研，挖掘量子算法潛力，拓展量子計(jì)算應(yīng)用。近期，結(jié)合當(dāng)前量子計(jì)算機(jī)能力，深挖量子算法在通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。中遠(yuǎn)期，提出量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和系列基礎(chǔ)量子算法，用于解決信息通信中普遍面臨的復(fù)雜信號(hào)處理、大規(guī)模優(yōu)化等難題。

量通智深度融合的九大挑戰(zhàn)

中國(guó)移動(dòng)研究院院長(zhǎng)黃宇紅表示，盡管當(dāng)前量通智融合展現(xiàn)出廣闊前景，但在理論、工程與應(yīng)用方面依然面臨能力邊界不明、硬件能力弱、軟件生態(tài)割裂等九大挑戰(zhàn)?；诖?，中國(guó)移動(dòng)提出量子計(jì)算裝置開放、量智融合創(chuàng)新聯(lián)合體共建、量通智融合應(yīng)用賦能三大計(jì)劃，利用央企在創(chuàng)新資源匯聚、應(yīng)用場(chǎng)景落地等方面的資源稟賦優(yōu)勢(shì)，與產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)同攻關(guān)。

對(duì)此，中國(guó)移動(dòng)副總經(jīng)理程建軍提出，要與學(xué)術(shù)界伙伴集智共創(chuàng)，推動(dòng)量子計(jì)算硬核成果“攻出來(lái)”；與產(chǎn)業(yè)界伙伴聚力共赴，促進(jìn)量通智算融合能力“用起來(lái)”；與教育界伙伴凝心共育，助力高端復(fù)合創(chuàng)新人才“育出來(lái)”；與投資界伙伴攜手共贏，助推量子專精特新和獨(dú)角獸企業(yè)“投出來(lái)”。“既要輸送資金的活水，也要攻關(guān)一些難題，通過(guò)資本鏈-創(chuàng)新鏈的深度協(xié)同，加速量子科技產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。”

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