从量子通信起步,「启科量子」计划2-3年内完成“天算1号“离子阱量子计算机

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从量子通信起步,「启科量子」计划2-3年内完成“天算1号“离子阱量子计算机

作者:李子月

编辑:石亚琼

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波士顿咨询发布的报告预测,保守估计到 2035 年欧美量子计算应用市场规模将达到200-600 亿美元,随后暴涨到 2050 年的 2600 多亿美元。随着今年的科研突破和国家政策支持,量子计算在国内的关注也逐渐升温。

我们近期采访的启科量子成立于2019年1月,总部位于北京中关村软件园,是国内首家且唯一兼具量子计算和量子通信研发能力的企业。团队包括50多位科学家和工程师,核心人员曾于2003年领导开发全球第一套商业化量子通信系统,于2012年实现全球首次在离子阱芯片上的离子囚禁。

一、建立结合量子计算和通信的量子网络

量子计算方面,启科量子致力于全栈式开发,主营业务涵盖量子计算机(量子芯片、量子测控和量子软件)、量子云和量子应用。启科量子的“天算1号”的离子阱量子计算机项目预计在2-3年内完成,技术指标可达到 100个可操控量子比特以上,量子体积将达到亿级。2022年将启动离子-光子纠缠的分布式量子计算机研发。量子云和量子应用也在筹划当中。

(启科量子量子计算布局 图片来源:采访供图)

量子通信产品方面,启科量子于2019年完成基于单光子的量子秘钥分发系统产品化阶段,2020年实现基于纠缠态的量子信息传输。启科量子采用时间相位方案,相较偏振方案和相位方案,抗干扰能力更强。客户分布于对数据安全要求较高的行业,如政府、电力分配、交通运输、金融等领域,目前正在部署产品落地。

启科量子的长期目标是建立结合量子计算和通信的量子网络。预计2023年实现分布式全纠缠的百比特量子计算机,2025年量子计算机达到千比特。

二、离子阱技术前景广阔,人才是成功的关键因素

(图片来源:36氪根据采访内容整理)

超导和离子阱是目前相对领先的两种量子计算实现方法。启科量子指出,只有超导和离子阱满足量子计算的5个准则,其他研究方向都达不到5个。如光量子不满足第4条量子逻辑门的要求,单光子之间没有相互作用使得光子之间不相互干涉,这是光子适用于远距离量子通信的原因,但也是其在量子计算中的弱点。实现量子逻辑门必需依靠两个量子之间非线性的相互作用,而非线性作用在光学中必需依赖强光,非常难以实现。同时,因为超导使用的是微波,很难进行远距离传输,并不满足量子网络的2个准则。而离子阱使用的是可见光光子。

(图片来源:36氪根据采访内容整理)

离子阱是同时满足量子计算5个基本准则和量子网络2个准则的唯一物理体系,因此启科量子认为,离子阱是最有希望实现大规模量子计算和网络的物理系统。

启科量子同时指出了离子阱的两个技术难点,即如何把大量离子在小范围内囚禁起来,以及如何控制高精度高能量的激光。因此囚禁离子未来发展取决于两个重要因素,一是微波芯片制作工艺,二是激光控制。相对于微电子工业来说,中国在激光工业,包括光学工业方面更为先进,为世界一流。

国际领先的量子计算公司、高校和研究所中, Honeywell、IonQ、MIT林肯实验室等主攻离子阱方向。目前最先进的离子阱量子计算机为32比特,QV400万,由IonQ于今年10月推出。近日,Honeywell宣布新一代离子阱量子计算机H1问世,技术指标达到10个全连接的量子比特,QV128。同时,首个集成光学的离子阱芯片在MIT林肯实验室诞生,芯片材料采用了锶而不是Honeywell和IonQ使用的镱。

启科量子是目前国内唯一一家采用离子阱方案的公司,清华等高校和研究所也在做相关学术性研究但还没有产业化。启科量子强大的团队阵容是成功的关键,核心人员曾于2003年领导开发全球第一套商业化量子通信系统,并连续开发了共四代商业化量子通信系统;于2012年实现全球首次在离子阱芯片上的离子囚禁,研究成果曾多次被Nature,Science等报刊和媒体报道;于2015年主导研发了第一套量子计算测控系统,促进了全球量子计算机科研和产品的巨大进步;主持国家及省部级以上项目8项,发表国内外高水平论文100余篇。

三、量子通信产品落地,量子计算机研发中

启科量子融合了量子技术的信息安全系统解决方案可广泛应用于政企专网保护、国防、金融、电力、医疗信息、大数据、区块链、云、电信网络运营等领域,现已进入市场化阶段。产品包括:量子保密通信网络核心设备、量子保密通信网络运维产品、量子安全应用产品和脉冲激光器等核心组件。

(启科量子量子通信产品 图片来源:采访供图)

量子通信产品目前是启科量子的主要收入来源。量子计算机目前还在研发过程中,还并未给公司带来经济收益。

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