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我国研制出量子计算机控制系统,但距离量子计算机面世还很远

文章作者:管理一号 | 2019-01-07
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近来,在坐落中国科学技能大学的中科院量子信息要点试验室里,数名研讨人员正操作一台20寸行李箱巨细的仪器,进行量子芯片的调试等操作。而在几周之前,完结这些操作还需求满满一屋子的设备。这台行李箱巨细的仪器,就是中科大郭光灿院士及其搭档郭国平、孔伟成等近期成功研制出的量子核算机控制系统——根源量子测控一体机。

  中科大郭光灿团队研制出自主知识产权的量子核算机控制系统

  硬件“减肥” 功用提高

  “它小型化、专业高效,国产化水平较高。”中科院量子信息要点试验室副主任郭国平说,根源量子测控一体机是国内第一款自主研制的量子核算机控制系统,可以完成对量子芯片的控制并发挥其功用优势,它的成功研制是迈向量子核算机重要的一步。

  能对大型量子芯片完成精准测控,发挥功用优势

  量子测控一体机是一款可以完成对大型量子芯片精准测控的产品。

  郭国平拿经典核算机来比方:“其实量子芯片跟传统的核算机CPU相同,正常作业的时分需求一个控制系统去支撑它,就好比咱们的电脑主机里有主板、内存、电源等一系列硬件,它们给处理器供给一个发挥功用的环境。量子芯片相同需求这样的环境,咱们把这个环境界说为量子核算机控制系统,量子测控一体机就是这个系统,它是量子核算机除了量子芯片之外的一切硬件部件。”

  量子测控一体机未研制成功之前,科研人员想要控制量子比特,要运用许多仪器,有的仪器体积比柜式空调还要大,各式各样的仪器在一起,需求一间三四十平方米的房间才干放下。跟着控制量子比特数目的不断增多,仪器需求相应添加,占地也越大。这相似经典核算机刚出现时的场景,1946年,世界上第一台经典核算机诞生时,占地面积很大。

  “量子核算机要想方便地投入运用,有必要走小型化之路。”郭国平说,研讨团队将许多仪器进行集成后变成一台仪器,即量子测控一体机,主要功用是供给量子芯片运转所需的各种要害信号,一起,量子芯片处理完一个使命今后,也可以经过量子核算机控制系统读取处理结果。

  在当时量子芯片飞速集成开展的阶段,量子核算机控制系统是量子核算机不可或缺的组成部分,能使量子芯片最大程度发挥功用优势。

  节省本钱,能使用于精细丈量等更广泛范畴

  在根源量子测控一体机研制成功之前,量子核算机研制只能运用传统商用仪器设备自行树立量子核算机控制系统。这些商用仪器是非标设备,并不是专业可控制量子比特,仅仅经过调控后可以在必定程度上完成控制量子比特的功用。

  “就好像科研人员需求盛水这个功用,以往市面上只要青花罐,青花罐当然可以盛水,但盛水仅仅青花罐的一个功用。”郭国平说。因而,原有的树立方法不只本钱昂扬、功用冗余,还存在兼容性差、难以调试等缺陷。

  “咱们相当于为完成盛水功用打造了一个储水罐。”郭国平说,假如买传统商业仪器树立一套系统,本钱超越千万元,而专门针对量子芯片规划的量子测控一体机可节省一半本钱,大批量生产后,本钱还会进一步下降。

  此外,量子测控一体机的运用还可以许多节省科研时刻。以往科研人员自行树立量子核算机控制系统时,因为各个商用仪器缺少一致标准,调试这些设备需求花费数月乃至一年多的时刻。量子测控一体机投入运用后,系统调试时刻接近于0,科研人员可以更专心于科研相关的数据验证。

  量子测控一体机其自身仍是高端仪器仪表,可以使用于精细丈量、根底科学研讨等更广泛的范畴。郭国平说,现在国内高端仪器仪表依靠于进口,量子测控一体机的一些元部件现已国产化,在其可使用的多个范畴,高端仪器依靠进口的局势或将改进。

  将跟着量子芯片的开展迭代,
但距离量子计算机面世还很远

  郭光灿院士团队以为,现在量子核算机开展的阶段,相当于蒸汽机刚刚问世之际。“当蒸汽机只要0.01马力时,是比不过马匹的,但有何意义?它代表着一个开展的方向。”郭国平说。

  科研人员猜测,当量子核算年代到来时,使用GHz时钟频率的量子核算机求解一个亿亿亿变量的线性方程组,将只需求10秒钟。而现在,即便是用世界上最快的超级核算机也至少需求几百年。

  郭国平说,现在的量子测控一体机只能服务于0.01马力的量子芯片,当量子芯片晋级1马力、10马力时,测控一体机要随之晋级迭代,满意更多位数量子芯片的测控需求。

  郭光灿表明,除了量子芯片、控制系统外,要研制一台真实有用的量子核算机所需求的量子元素还许多,间隔量子核算机的真实问世还很远。

  担任量子测控一体机研制的技能总监孔伟成说:“团队将赶快研制出‘量子核算机’原型机,而且探究更广泛的使用场景。然后再经过十年到二十年时刻,研制出可解决实际生活需求的专用量子核算机,最终再经过数十年的尽力,完成通用量子核算机。”

  郭国平说,在经典核算机年代,一些跨国公司已在操作系统和芯片等方面树立系统,使后来者追逐困难。而在量子核算机范畴,海外跨国公司还没有构成绝对优势。“咱们期望经过尽力,在量子核算年代到来之际抢占先机,成为推进全世界科研开展的立异力气。”郭国平说。

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