“超量融合是未來量子計算走向實用的主流形式。”中電信量子集團副總經理王振在近日的調研交流活動中告訴第一財經。
超量融合,即超算領域與量子計算的融合。 作為中國電信（601728.SH）在量子科技板塊的主力軍,中電信量子集團現時正積極推進量子通信產業化和量子計算實用化,並擬斥資19億元收購國盾量子（688027.SH）23.08%的股權。
天風證券認為,考慮量子通信商用及算力中心“超量融合”建設情況,未來我國有望以央國企為主導,通過專業化綜合和前瞻性佈局,打造量子資訊領軍企業。
超量融合實踐起步
目前我國在“超量融合”上已有諸多探索,中電信量子集團的“天衍”量子計算雲平臺就是超量融合的初步實踐。
據介紹,“天衍”量子計算雲平臺實現了“天翼雲”超算能力和176量子比特超導量子計算能力的融合,是具有“量子優越性”能力的超量融合雲平臺。
通過雲平臺調用量子計算資源,可以實現重點場景實用化,極大降低量子電腦使用門檻,加速量子計算融入量子化學研究、新藥新材料開發、能源氣象類比等場景。 據悉,國盾量子協助了“天衍”量子計算雲平臺和中國電信“天翼雲”超算平臺進行對接。
“超量融合方面,我們一是做能力建設,二是應面向行業應用做一些研究探索。”中電信量子集團量子計算研究員孫漢濤告訴第一財經,“在能力建設方面,我們和天翼雲組成了聯合研發團隊,在超量和調度、超量融合策略中心方面,都有研究性佈局以及相應應用功能開發；在算力中心建設方面,我們也為‘天衍’量子計算雲平臺提供了充分的支持,包括融合量子電腦以及天翼雲算力策略中心的建設；在應用方面,我們基於建設的能力,已經在化學分子模擬、氣象預測、機器學習等方面有相應應用的開發,也與產業界有合作。 現時我們只能說在佈局,希望在年底能够重大的成果發佈。”
此外,“量子之都”合肥的超量融合計算中心項目近日正式啟動。 合肥公共資源交易中心網站顯示,合肥市大數據資產運營有限公司將基於合肥先進計算中心“巢湖明月”超級電腦,部署2臺超導量子電腦和1臺離子阱量子電腦。 該項目分為3個標段,得標方為國盾量子、國儀量子科技有限公司等企業。
“項目建成後,將以‘超量融合計算’為覈心,加速下游‘超量融合計算’應用產業發展,促進上游國產化量子計算供應鏈的產業持續陞級。”合肥市大數據資產運營有限公司有關負責人介紹,將探索超量融合計算在氣象預測、生物醫藥、材料科學、智能汽車、高端科研等領域的應用,推動相關行業的科技突破和產業發展。 “巢湖明月”作為合肥的“最强大腦”,也將成為集超級計算、人工智慧計算、量子計算於一體的異構算力統一服務平臺,為我國的數位經濟發展夯實算力“底座”。
“驍鴻”重繪中國超導量子晶片比特數紀錄
近年來,中國在超算領域的創新能力備受關注,在量子計算硬體水准方面也處於全球第一梯隊,產出了“九章號”“祖沖之號”量子電腦等領先成果。
近日,中國科學院量子資訊與量子科技創新研究院（下稱“量子創新院”）向國盾量子交付了一款504比特超導量子計算晶片“驍鴻”,用於驗證其自主研製的千比特測控系統。 此款晶片重繪了國內超導量子比特數量的紀錄,後續還計畫通過中電信量子集團的“天衍”量子計算雲平臺等向全球開放。
測控系統和量子計算晶片是量子電腦的覈心硬體。 其中,測控系統需要和量子計算晶片互動,實現訊號的精確生成、傳輸和處理,會極大地影響量子電腦整體效能。 為了驗證大規模測控系統的整體效能及各項名額,最直接的管道是定制專用晶片進行全面系統性的測試。 為此,量子創新院定制研發了504比特量子計算晶片“驍鴻”。
得益於量子創新院在超導量子計算晶片方面優秀的研發、加工能力,這枚定制晶片在集成超過500比特的同時,量子比特的壽命、門保真度、門深度、讀取保真度等關鍵名額,有望達到IBM等國際主流量子計算雲平臺的晶片效能,可以充分滿足千比特測控系統驗證的需求。
不過,量子創新院研究員龔明強調,“驍鴻”晶片的主要目的,是為了推動大規模量子計算測控系統的發展,更多考慮的是通過集成更多的比特數和實現各單項名額,來滿足測控系統驗證的需求,但“驍鴻”綜合效能與團隊此前創造量子糾纏數世界紀錄的“祖沖之二號”晶片尚有差距,不具備實現“量子計算優越性”的能力。
國盾量子計算負責人王哲輝介紹,“驍鴻”晶片將在國盾量子千比特測控系統上進行單比特門、雙比特門、讀取操作及測控系統性能測試,測試工作預計在今年8月前完成。 新測控系統集成度較上一代產品提升10倍以上,覈心元器件使用國產化設計,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模,進一步研發適用於可糾錯量子電腦的新型測控系統。
“研發這枚晶片不算難”,量子創新院教授、中電信量子集團及國盾量子首席科學家彭承志坦言,超導量子計算晶片可以複用較成熟的電晶體晶片加工技術,在比特數量擴展上特別有優勢。 “最困難的是如何讓量子比特的質量和數量同步提升,從而真正提升晶片的效能,更精密地調控大規模量子比特,這是國際主流科研團隊都在攻堅的。”他表示,量子創新院超導量子計算團隊正在研發1000+比特、比特質量高的超導量子計算晶片,向實現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實用,我們接下來要邁出的,才是更關鍵的一步”。