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中国最新量子计算机“悟空”即将问世,央视探秘国内首条量子芯片生产线

《流浪地球2》看了吗?相信不少朋友看过后,都对片中拥有超强算力和自我意识的量子计算机感到惊叹。在高性能计算中,摩尔定律受制于物理极限,芯片发热消耗大量能量散热,因此亟需新的计算模式出现。量子计算作为一种新的计算模式,在理论上被证明具有巨大潜力。

量子计算机对比现有计算机算力,大致相当于现有计算机算力对比算盘。中国科学院院士郭光灿介绍,在特定运算任务下,量子计算机只需大约200秒就能完成较早超算需1万年才能完成的任务。

近年来,我国在量子芯片的研发进展颇多。

2023年1月,国内为数不多的专用于量子芯片生产的MLLAS-100激光退火仪研制成功,可解决量子芯片位数增加时的工艺不稳定因素,像“手术刀”一样精准剔除量子芯片中的“瑕疵”;2022年底,华为公布的超导量子芯片专利,此项技术可有效降低量子比特之间的串扰难题,大幅提升量子芯片的良率,这是英特尔等美芯片大厂都未曾取得的成果。

近日,我国量子计算机技术又有了重大突破!

虽然春节假期刚过,在安徽合肥,国内首条量子芯片生产线上这几天已经是一片繁忙景象。我国最新量子计算机“悟空”即将在这里面世,生产线正在紧锣密鼓生产量子芯片。据了解,“悟空”有望成为国内顶尖的实用量子计算机,部分报道甚至称之为“中国较早量子计算机”。

1月31日中午11时15分,中国名列前茅条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相!让我们一起跟随央视,探秘超算“心脏”如何诞生!

(图自:央视新闻直播,下同)

据了解,合肥本源量子已研发出多台中国量子计算机,并成功交付一台24比特超导量子计算机给用户使用,使我国成为世界上第三个具备量子计算机整机交付能力的国家。

本源量子计算机

这条产线2022年1月投入运营,在这一年的时间里,陆续导入24台量子芯片生产相关的工艺设备,孵化出了3套自研的量子芯片专用设备,生产了1500多个批次流片试制的产品,交付了多个批次的量子芯片以及量子放大器等产品。

据微信公众号“合肥日报”的报道,走进本源量子实验室,偌大的空间里,4台国产量子计算机一字排开,在量子计算机的对面,是国内名列前茅条量子芯片生产线的测试线。洁净无尘的实验室里,技术人员正在仔细地调试每一块量子芯片。

今年春年前夕,利用这条产线研发出的“悟空”芯量子芯片,目前正在悟空量子计算机中调试,不久后即将面世。“我们正月初七就开工了,因为团队在紧急攻关,现在正在测试量子芯片,记录参数。新的一年,我们希望能够尽力去建造更实用的量子计算机,让量子计算尽早走入百姓生活。”本源量子的一位工程师说道。

在央视直播的视频中可以看到,量子芯片生产线上的量子计算机“悟空”的外观与传统的计算机大不相同。此外,专门为“悟空”配套的量子芯片——“悟空芯”也在此次直播中展示给了众多观众。

为高质量生产我国完全自主可控的量子芯片,在这条量子芯片生产线上采用了一双“火眼金睛”——国内为数不多的专用于量子芯片生产的NDPT-100无损探针电学测量平台,简称“无损探针台”。可实现量子比特电阻快速精准测量,像孙悟空的“火眼金睛”一样近乎零损伤识别量子芯片的质量优劣,从而进一步提高量子芯片良品率。

据了解,该无损探针台由合肥本源量子计算科技有限责任公司完全自主研发,最小测量范围缩至微米级,探针造成的薄膜伤痕直径最小在1微米(μm)以内,测量过程不影响超导量子比特相干性能,具备高稳定性和高运动精度的优势,也适用于半导体芯片、半导体器件等精密电气测试。目前,该无损探针台已在国内名列前茅条量子芯片生产线上投入使用。

“无损探针台对量子芯片的生产具有重要作用。它就像孙悟空的火眼金睛识别‘妖怪’一样,能快速、精准识别量子芯片上哪些量子比特是合格的,哪些是不合格的。”安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙博士介绍,就像光刻机是传统芯片制造的工业母机,这台仪器也是量子芯片的工业母机之一,是生产量子芯片的必要工具,可以大大缩短量子芯片的研发周期,进一步提高量子芯片良品率。

量子计算机被誉为新一轮科技革命的战略制高点,能够在众多关键技术领域提供超越经典计算机极限的核心计算能力,在新材料研发、生物医疗、金融分析乃至人工智能领域将发挥重要的作用。

据了解,在经典计算机的早期研发过程中,中国十分遗憾地处于跟随者位置。不过,中国对量子力学前期战略性的关注和投入,正在取得令人瞩目的回报。

当前,量子计算机的量子比特数量以指数增长的形式快速上升,目前非通用型量子计算机的已经实现了1000位量子比特,在特定算法上计算效率比经典计算机要快一亿倍。量子计算可高速处理大数据,实现人工智能移动化。量子芯片的大数据处理能力将实现人工智能的移动化。主要的应用场景包括:车载智能系统,无人机的智能系统,或者手机上的人工智能系统。

国内外量子科技主要在3个方向展开激烈竞争:量子计算、量子通信、量子测量。“量子计算工程化产业化的推进,要求从科学研究到技术,从技术到产品,从产品到商品,到产业链的各个环节,每一步都要走得极为认真。我们已经成功交付一台量子计算机,但在实现更高位量子计算机上,还有很多技术难点需要攻克。”本源量子张辉博士表示。

比特是衡量量子计算机性能的国际公认标准。理论上说,比特数越高,量子计算机的算力越高。当量子芯片比特数达到50~100时,量子计算机就有可能进行有价值的量子计算,并且有希望解决某些经典计算机难以解决的重要问题。这也是为什么我国近些年来大力发展量子计算技术的原因。

“去年,我们持续在金融、生物医药、人工智能领域做了相应的探索,与移动通信、金融等行业伙伴开始合作。”张辉说。

资料显示,本源量子是中国名列前茅家量子计算公司,2017年成立于合肥市高新区,团队技术起源于中科院量子信息重点实验室,该团队一直致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发,先后研发出中国为数不多的超导量子计算机本源悟源、中国首款量子计算机操作系统本源司南、中国首条量子芯片生产线等。

量子计算机本源悟源内景

这几年,本源量子始终保持在国际量子计算“名列前茅方阵”:2020年,本源量子上线首台国产超导量子计算机“本源悟源1号”,搭载超导6比特量子处理器和本源量子测控一体机;2021年发布“本源悟源2号”量子计算机沿用了“本源悟源 1 号”的设计架构;2022年,64比特量子计算机“悟源”三代在合肥完成研制……

本源悟源量子计算机外景

本源量子创始人、首席科学家郭国平表示,接下来的3-5年内,量子计算将发挥加速器价值,大幅降低计算时间和成本,在人类实际生产生活中产生看得见的效益。

除了本源量子外,我国国盾量子于2021年在世界制造业大会展示的光量子芯片,是量子保密通信系国盾量子联合光迅科技共同开发的芯片产品,用于量子密钥分发、量子随机数及其他相关量子信息领域,量产投用后可提高量子密钥分发设备和高速量子随机数发生器的集成度,减少体积、能耗。

三安光电的量子芯片也处于研发阶段。

本文内容参考央视新闻、观察者网、科技日报、合肥晚报报道

文章来自:https://www.eet-china.com/

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