從安徽省量子計(jì)算工程研究中心獲悉：中國第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”核心部件——高密度微波互連模組在皖完成重大突破，并實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

據(jù)介紹，量子芯片可以被比作“量子計(jì)算大腦”，需要在極低溫環(huán)境中運(yùn)行，高密度微波互連模組則如同“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，該模組中有一根至關(guān)重要的“線”——極低溫特種高頻同軸線纜。有了這根線，高密度微波互連模組既能準(zhǔn)確傳輸信號，又能隔絕熱量，為“量子計(jì)算大腦”與外部設(shè)備之間的量子信息傳輸建立起高速、穩(wěn)定的通道。

為了解決這根“線”的關(guān)鍵技術(shù)難題，本源量子計(jì)算科技（合肥）股份有限公司聯(lián)合中國電子科技集團(tuán)第40研究所申報安徽省揭榜掛帥項(xiàng)目，日前順利完成適用于極低溫環(huán)境的高密度微波互連模組技術(shù)攻關(guān)。這款國產(chǎn)高密度微波互連模組可為超100位量子芯片提供微波信號傳輸通道，能夠在極低熱泄漏環(huán)境下實(shí)現(xiàn)微波信號的跨溫區(qū)穩(wěn)定傳輸。


中國量子計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史

回顧我國在這一領(lǐng)域的持續(xù)耕耘，真正是一路走來，充滿了自力更生的奮斗精神。

中國量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，最早可以追溯到20多年前，中國科學(xué)院院士郭光燦和“兩彈一星”元勛錢學(xué)森，他們開創(chuàng)了量子信息領(lǐng)域的研究，為中國量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

歷經(jīng)幾十年的努力，中國量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展迎來第一個里程碑，2021年5月，科學(xué)家潘建偉、朱曉波、彭承志等人成功構(gòu)建的“祖沖之號”橫空出世，這是當(dāng)時國際上量子比特數(shù)目最多的62比特超導(dǎo)量子計(jì)算原型機(jī)。

這一原型機(jī)實(shí)現(xiàn)了可編程的二維量子行走，標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)對特定問題的求解超越了超級計(jì)算機(jī)。

如今，中國的量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展至第三代，我國最先進(jìn)的可編程、可交付的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)是“本源悟空”量子計(jì)算機(jī)，它搭載了72位自主超導(dǎo)量子芯片“悟空芯”，匹配了本源第三代量子計(jì)算測控系統(tǒng)“本源天機(jī)”，且首次真正落地了量子芯片的批量自動化測試，使得量子計(jì)算機(jī)的整機(jī)運(yùn)行效率提升了數(shù)十倍。

2024年4月，本源量子成為我國唯一一家具備超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)整機(jī)交付能力的公司。

如今，安徽省量子計(jì)算工程研究中心又傳來如此重大的好消息，“本源悟空”核心部件高密度微波互連模組取得重大突破，實(shí)現(xiàn)了完全國產(chǎn)化，實(shí)在是令人興奮。

因此，中國在超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用再次取得重要的突破，這意味著，我國再一次突破了國外“卡脖子”的技術(shù)封鎖。


賽道越走越寬

在“本源悟空”研制過程中，除了量子芯片、系列量子芯片生產(chǎn)工業(yè)母機(jī)設(shè)備，稀釋制冷機(jī)、高密度微波互聯(lián)模組等一臺臺關(guān)鍵部件也在陸續(xù)誕生……

維持“悟空芯”這類量子計(jì)算芯片環(huán)境溫度的主要設(shè)備是稀釋制冷機(jī)，針對稀釋制冷機(jī)自身性能要求很高，如供電、專用接地、冷卻水、磁環(huán)境、振動等任何一項(xiàng)做不到位，都會直接影響到量子計(jì)算芯片性質(zhì)。

孔偉成介紹，制冷機(jī)內(nèi)部空間是有限的，僅72位的“悟空芯”就需要接幾百根線和幾百個不同的低溫器件，此外還有結(jié)構(gòu)件等都要集成在稀釋制冷機(jī)內(nèi)部，不僅要考慮器件、線纜布局，還要保障每根線纜連接的可靠性、集成后的熱傳導(dǎo)等。為此，團(tuán)隊(duì)攻關(guān)開發(fā)了高密度微波互連模組。

“本源悟空”搭載的硬件、芯片、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等四個方面均自主可控，其國產(chǎn)化率已超過80%，其余部件已自研備用。業(yè)內(nèi)專家稱“本源悟空”是我國超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)化的重要一步，標(biāo)志著我國超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)自主產(chǎn)業(yè)鏈基本成形。

在“本源悟空”量子計(jì)算機(jī)線上運(yùn)行團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、安徽省量子計(jì)算工程研究中心副主任趙雪嬌看來，量子計(jì)算技術(shù)作為新一輪科技革命的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，正逐步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新引擎。這條制造鏈，一頭連著科技創(chuàng)新，一頭連著新質(zhì)生產(chǎn)力。

“以量子計(jì)算技術(shù)為代表的量子科技，在‘十四五’規(guī)劃期間乃至更遠(yuǎn)的未來，有望成為中國在全球科技產(chǎn)業(yè)中開疆拓土、引領(lǐng)新賽道的關(guān)鍵核心技術(shù)，并將催生出一批新質(zhì)生產(chǎn)力形態(tài)?！壁w雪嬌向記者表示，未來十年將是量子計(jì)算技術(shù)取得重大突破、商用化程度大幅提升、產(chǎn)業(yè)合作格局不斷深化的關(guān)鍵時期。

據(jù)了解，截至3月18日，全球遠(yuǎn)程訪問“本源悟空”已突破380萬次，已完成16.6萬條量子計(jì)算任務(wù)，且正在不斷增長。


量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)化的崛起

有了關(guān)鍵技術(shù)突破作為基礎(chǔ),中國量子計(jì)算機(jī)事業(yè)必將迎來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新機(jī)遇。未來,我們有望在量子計(jì)算機(jī)硬件制造、應(yīng)用軟件開發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈配套等方面取得更大進(jìn)展,使之真正走向?qū)嵱没蜕虡I(yè)化。

與此同時,中國量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈也將不斷健全完善。除了核心技術(shù)的自主創(chuàng)新,相關(guān)配套技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系的建立也將成為新的發(fā)展重點(diǎn)。只有做到產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的融合創(chuàng)新,中國量子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

量子計(jì)算機(jī)作為人類邁向量子時代的重要里程碑,其發(fā)展不僅關(guān)系到科技實(shí)力,也將影響到一個國家在未來科技競爭中的地位。

有了這一關(guān)鍵技術(shù)突破作為支撐,中國必將在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域迎來新的發(fā)展機(jī)遇。未來,我們有望在量子算法、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等方面取得更多突破性進(jìn)展,為實(shí)現(xiàn)從"跟跑"到"領(lǐng)跑"的歷史性轉(zhuǎn)變創(chuàng)造有利條件。

同時,這一成果也必將推動中國在前沿科技領(lǐng)域進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)"彎道超車"。隨著核心技術(shù)的自主掌握,中國有望擺脫對西方國家的技術(shù)依賴,在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超越,為構(gòu)建科技強(qiáng)國注入新的動力。