“超量融合是未来量子计算走向实用的主流形式。”中电信量子集团副总经理王振在近日的调研交流活动中告诉第一财经。
超量融合，即超算领域与量子计算的融合。作为中国电信（601728.SH）在量子科技板块的主力军，中电信量子集团目前正积极推进量子通信产业化和量子计算实用化，并拟斥资19亿元收购国盾量子（688027.SH）23.08%的股权。
天风证券认为，考虑量子通信商用及算力中心“超量融合”建设情况，未来我国有望以央国企为主导，通过专业化整合和前瞻性布局，打造量子信息领军企业。
超量融合实践起步
目前我国在“超量融合”上已有诸多探索，中电信量子集团的“天衍”量子计算云平台就是超量融合的初步实践。
据介绍，“天衍”量子计算云平台实现了“天翼云”超算能力和176量子比特超导量子计算能力的融合，是具有“量子优越性”能力的超量融合云平台。
通过云平台调用量子计算资源，可以实现重点场景实用化，极大降低量子计算机使用门槛，加速量子计算融入量子化学研究、新药新材料开发、能源气象模拟等场景。据悉，国盾量子协助了 “天衍”量子计算云平台和中国电信“天翼云”超算平台进行对接。
“超量融合方面，我们一是做能力建设，二是应面向行业应用做一些研究探索。”中电信量子集团量子计算研究员孙汉涛告诉第一财经，“在能力建设方面，我们和天翼云组成了联合研发团队，在超量和调度、超量融合策略中心方面，都有研究性布局以及相应应用功能开发；在算力中心建设方面，我们也为‘天衍’量子计算云平台提供了充分的支持，包括融合量子计算机以及天翼云算力策略中心的建设；在应用方面，我们基于建设的能力，已经在化学分子模拟、气象预测、机器学习等方面有相应应用的开发，也与产业界有合作。目前我们只能说在布局，希望在年底能够重大的成果发布。”
此外，“量子之都”合肥的超量融合计算中心项目近日正式启动。合肥公共资源交易中心网站显示，合肥市大数据资产运营有限公司将基于合肥先进计算中心“巢湖明月”超级计算机，部署2台超导量子计算机和1台离子阱量子计算机。该项目分为3个标段，中标方为国盾量子、国仪量子技术有限公司等企业。
“项目建成后，将以‘超量融合计算’为核心，加速下游‘超量融合计算’应用产业发展，促进上游国产化量子计算供应链的产业持续升级。”合肥市大数据资产运营有限公司有关负责人介绍，将探索超量融合计算在气象预测、生物医药、材料科学、智能汽车、高端科研等领域的应用，推动相关行业的技术突破和产业发展。“巢湖明月”作为合肥的“最强大脑”，也将成为集超级计算、人工智能计算、量子计算于一体的异构算力统一服务平台，为我国的数字经济发展夯实算力“底座”。
“骁鸿”刷新中国超导量子芯片比特数纪录
近年来，中国在超算领域的创新能力备受关注，在量子计算硬件水平方面也处于全球第一梯队，产出了“九章号”“祖冲之号”量子计算机等领先成果。
近日，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院（下称“量子创新院”）向国盾量子交付了一款504比特超导量子计算芯片“骁鸿”，用于验证其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。
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。
不过，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，但“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。
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。
“研发这枚芯片不算难”，量子创新院教授、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。“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。”他表示，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，“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”。